生物镁合金血管支架的结构设计与优化

摘要

生物镁合金具有良好的生物相容性和可降解性，在生物医疗器件领域具有极大的应用潜力，因此，受到越来越多的关注。然而，镁合金作为冠状动脉血管支架材料使用存在强韧性不足和降解速率太快两大缺点，这使得支架在没有达到预定的支撑效果前就发生失效。因此，改善镁合金血管支架的耐蚀性能、提高其径向支撑强度刻不容缓。目前，改善镁合金血管支架上述缺点的方法主要有以下几种：镁合金成分的设计与优化、镁合金管材加工工艺的设计与优化、镁合金血管支架结构的设计与优化、表面涂层技术的改进等。
　　本文利用ANSYS workbench和ABAQUS有限元分析软件，基于正交试验的方法和连续损伤机制的原理，模拟了V形连接筋支架和S1形连接筋支架的压握过程、自扩张过程、球囊扩张过程以及柔顺性能；通过真实实验验证了这两种支架的各项力学性能。根据模拟和实验得到的数据，并结合镁合金切割性能、管材特性等因素，优化并设计了支架的支撑单元与连接筋，得到了 S形和直线形两种连接筋支架。在此基础上，对优化后的两种连接筋支架进行了上述过程的模拟，并对切割后的血管支架进行了实验验证。随后，我们探究了结构参数对支架力学性能的影响。研究结果表明，优化后的血管支架结构整体力学性能明显优于优化前的结构；连接筋的形状和数量对支架的柔顺性具有较大的影响，连接筋的变形能力越强，支架的柔顺性越好，因此 S形连接筋支架柔顺性明显优于直线形连接筋支架，周向连接筋数量越少，支架的柔顺性越好；支撑单元形状和宽度对血管支架的径向变形能力和径向支撑力影响很大，但是对血管支架的柔顺性能影响不大；厚度对血管支架的径向变形能力和变形后的应力分布影响很大，厚度越大，支架径向变形越困难，并且存在一个最优厚度值，使得支架变形后具有最均匀的应力分布。

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1 绪论

1.1 冠脉支架发展史

1.2 镁合金的特点

1.3 有限元分析概述

1.4 课题研究目的、意义及主要研究内容

2 镁合金血管支架的结构设计与初步优化

2.1 镁合金血管支架结构设计

2.2 镁合金血管支架的有限元分析

2.3 镁合金血管支架性能的实验验证

2.4 镁合金血管支架结构初步优化

3 优化后镁合金血管支架的性能评估

3.1 优化后镁合金血管支架的有限元分析

3.2 优化后镁合金血管支架性能的实验验证

3.3 本章小结

4 结构参数对镁合金血管支架力学性能的影响

4.1 连接筋对镁合金血管支架柔顺性能的影响

4.2 支撑单元对镁合金血管支架性能的影响

4.3 厚度对镁合金血管支架性能的影响

4.4 本章小结

5 结论和展望

参考文献

致谢

个人简历及在学期间的研究成果