医用血管支架输送性能测试平台研制

摘要

随着人们生活水平的提高，大量高脂肪类，高胆固醇类食物的食入，使得心血管疾病的发病率逐年提高，心血管疾病已成为人类生命的主要杀手。在心血管疾病中冠心病的发病率最高，对冠心病的治疗方法和相关器械的研究已成为医生和科学家们研究的热点之一。 近年来，支架术已成为治疗冠心病的主要治疗方法，但是手术后的再狭隘率却依然很高，经分析再狭隘的原因有很多，由于支架的力学性能造成的再狭隘是主要原因。目前支架力学性能的测试方法没有一个确定的标准，国内外的很多学者进了研究和分析，提出了许多测试方法。本文根据国内外支架力学性能的研究现状，查阅了大量的文献资料，提出了一个更加符合实际的测试支架输送性能的测试方法。 根据本文提出的测试方法，规划了整个平台的测试材料，测试参数和测试的环境。在输送力的测试方案中提出了两种不同的测试方案，一种测试方法测试了支架球囊系统的末端输送力，一种测试方法测试了支架球囊系统的前端输送力。根据不同的测试方法，进行了测试平台的硬件选型和搭建。整个测试系统是建立在虚拟仪器的基础上搭建的，大大减少了硬件设备，提高了系统的可升级性。主要的硬件设备有：步进电机，驱动器，传动机构，力传感器，电阻应变片，电阻应变仪，数据采集卡等，整个实验平台是一个机电一体化的实验平台，自动化程度高。 测试系统的软件是采用LABVIEW软件进行整个系统子模块的设计和开发的。整个测试平台的软件包括输送力测试软件设计和数据处理软件设计。在输送力测试软件中包括步进电机初始化程序设计，恒力测试方案软件设计，恒速测试方案软件设计，输送力数据采集软件设计。其中在恒力测试方案中采用了PID控制算法。在数据处理软件设计模块，介绍了目前软件滤波的方法，本文采用的是未知有理数滤波方法，该方法可以消除偶然误差和周期性误差，提高了测试数据的真实性。 平台调试，测试数据。在实验数据测试阶段，通过对不同的柔顺性支架、不同的输送速度、不同的输送路径进行了实验，对比平台测试数据，分析数据，指出测试平台的优点与缺陷。总结全文，提出测试平台改进优化的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 冠心病的介入治疗

1.3 血管内支架分类与发展

1.3.1 血管内支架的分类

1.3.2 血管内支架的发展

1.4 PTCA手术过程中的支架力学性能

1.5 国、内外研究现状

1.6 本课题的研究意义

1.7 本课题的研究内容

1.8 本文章节划分

1.9 本章小结

第二章 测试参数及方案设计

2.1 测试材料

2.2 参数选择

2.3 测试环境

2.4 平台总体方案设计

2.5 支架末端输送力测试系统方案

2.5.1 恒速测量方案

2.5.2 恒力测量方案

2.6 支架前端输送力测试系统方案

2.6.1 测试模型受力分析

2.6.2 测试原理

2.6.3 测试流程图

2.7 本章小结

第三章 测试平台硬件设计与选型

3.1 驱动系统的硬件设计与选型

3.1.1 步进电机选择

3.1.2 电机驱动器及电源选择

3.1.3 传动机构设计

3.2 数据采集系统的设计与选型

3.2.1 信号种类与测量

3.2.2 力传感器选型

3.2.3 电阻应变片及应变仪的选择

3.2.4 采集卡选型

3.3 本章小结

第四章 测试系统软件设计

4.1 LABVIEW与虚拟仪器

4.1.1 LABVIEW简介

4.1.2 虚拟仪器的含义

4.2 软件总体设计方案

4.3 输送力测试系统软件设计

4.3.1 步进电机初始化程序设计

4.3.2 恒速测试方案软件设计

4.3.3 恒力测试方案的软件设计

4.3.4 输送力数据采集软件设计

4.4 信号滤波处理

4.4.1 软件滤波的原理和种类

4.4.2 力传感器信号处理软件设计

4.5 本章小结

第五章 支架有限元分析

5.1 有限元法简介

5.2 有限元软件在支架设计分析中的应用

5.3 支架柔顺性有限元分析

5.3.1 有限元模型的建立

5.3.2 单元选择与网格划分

5.3.3 材料属性

5.3.4接触与约束条件

5.3.5 求解与分析

5.4 本章小结

第六章 实验与数据分析

6.1 柔顺性对输送性的影响

6.2 输送速度对输送性的影响

6.3 输送路径对输送性的影响

6.4 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

作者简介

致 谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文