狭窄血管内支架的生物力学性能模拟研究

作     者：孙丽丽 

作者单位：内蒙古工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯海全

授予年度：2015年

学科分类：1002[医学-临床医学] 08[工学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 10[医学] 

主      题：镁合金支架 有限元分析 力学性能 血管耦合 狭窄率 

摘      要：冠心病是心血管疾病中最为常见的疾病,在其治疗方法中,冠脉支架植入术最受关注。目前常见的支架种类有传统金属支架、药物洗脱支架与生物可降解支架,其中,生物可降解支架因为在体内自行降解的特性而得到众多研究者的青睐,镁合金支架是其中的一种。镁合金支架具有良好的机械特性与生物相容性,但其脆性较强,容易坍塌破坏。利用有限元方法对不同结构支架进行模拟分析,得到应力分布情况及相应力学性能,主要工作包括:(1)建立三种支撑体结构相同,连接体结构不同的镁合金支架,分别对每种支架进行有无血管下的有限元分析,得到支架的应力应变分布情况,并计算各项力学性能。结果显示,在相同扩张直径下,三种支架的自由扩张模型与耦合扩张模型的应力分布情况基本一致,无明显变化;三种支架自由扩张模型的轴向缩短率较耦合扩张模型的更大,径向回弹率更小,扩张不均匀性更明显;三种支架自由扩张模型的安全系数较血管耦合扩张无明显变化。(2)选择第一部分的三种支架,对其进行有血管下的有限元分析,分别对每种支架赋予三种不同的扩张直径:2.6mm、2.8mm、3.0mm,对比三种不同扩张直径下支架的应力应变分布情况,并对其力学性能进行计算与比较。结果显示:随扩张尺寸的增加,三种支架的应力应变均有增加的趋势,但其最大分布区域无明显变化;随扩张直径的增加,三种支架的轴向缩短率升高、径向回弹率降低、扩张不均匀性性升高、安全系数降低。(3)建立两种支撑体结构相同、连接体结构不同的开环支架与两种支撑体结构相同、连接体结构不同的闭环镁合金支架,对每种支架分别在狭窄率30%、40%、50%的条件下进行有限元分析。结果显示:随狭窄率的升高,四种支架的应力应变分布情况均无明显变化;四种支架的轴向缩短率减小、径向回弹率和扩张不均匀性均增加;开环支架对血管的应力影响大于闭环支架。通过对支架自由扩张、血管耦合扩张、狭窄血管耦合扩张三种模型进行有限元分析,得出应力应变分布及力学性能大小情况,为今后镁合金支架的研发和临床应用提供参考依据。