面向锥形血管的球囊扩张式支架结构设计及力学行为研究

摘要

基于医用血管支架的介入性治疗方法由于其微创性和高效性，成为目前由血管狭窄引起的冠心病的主要治疗方法。但后期支架内再狭窄，尤其是在锥形血管中的支架内再狭窄，是影响支架植入手术取得成功的主要障碍，为解决这一难题，本文从医用血管支架的结构设计入手，针对锥形血管特殊的生理结构特征，设计了一种面向锥形血管使用的新型球囊扩张式血管支架，并利用有限元分析软件ABAQUS对该支架的体外自由扩张、锥形血管内的扩张、纵向变形等关键力学行为进行了分析。本论文的主要研究内容和成果如下：
　　(1)研究面向锥形血管的球囊扩张式支架的结构设计，该支架结构设计的特点是通过改变整个支架中支撑单元的波高与波宽的参数值来获得扩张后呈现锥形特征的新型球囊扩张式血管支架，即从支架的近端到支架的远端，支架每相邻两组支撑单元的波高呈现递减趋势排列，而支撑单元的筋宽却呈递增趋势排列。
　　(2)研究面向锥形血管的球囊扩张式支架体外自由扩张行为，研究支架的设计参数（环状支撑单元的高度梯度与宽度梯度）和材料选择对该支架的扩张行为影响。结果表明：波形环宽度梯度变化对面向锥形血管的支架扩张行为的影响较大于波形环高度梯度；面向锥形血管的支架膨胀后的最大锥度值与波形环高度梯度和宽度梯度均成正比；面向锥形血管的支架的缩短率与支架波形环高度梯度和宽度梯度均成反比。
　　(3)研究面向锥形血管的球囊扩张式支架在锥形血管中的扩张行为，主要是研究锥形血管的锥度和支架材料对支架扩张行为的影响。首先对比分析了传统圆柱形支架分别在圆直形血管和锥形血管中的扩张行为，结果表明：传统圆柱形支架对圆直形血管有较好的适应性，但是对于锥形血管来说，传统圆柱形支架扩张后容易造成锥形血管远端应力较大，对血管壁造成较大损伤。其次，分析锥形血管锥度对面向锥形血管的支架扩张行为的影响，分别建立了四种不同锥度的血管模型进行对比。结果表明：支架的锥度与血管的锥度差异性越小，支架和血管所受到的应力和支架轴向缩短率越低，支架对血管壁的损伤率相应降低。
　　(4)研究面向锥形血管的球囊扩张式支架的纵向变形行为，主要是研究支架的重要设计参数（环状支撑单元的高度梯度与宽度梯度）、支架材料以及外力作用位置对支架纵向变形性的影响。结果表明：环状支撑单元的高度梯度与宽度梯度对支架的纵向变形行为影响甚微，从外力作用位置的结果中得出支架近端与远端的第一端部比第二端部与第三端部更容易发生纵向变形，这一研究结果与传统圆柱形支架的结构参数对支架纵向变形行为的影响结果保持一致。
　　本文研究为面向锥形血管的新型球囊扩张式支架的结构设计优化提供了科学依据和理论指导。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 血管支架国内外研究现状

1.3 课题的提出与研究意义

1.4 课题的研究内容与论文结构

1.5 课题来源

1.6 本章小结

第二章 面向锥形血管的球囊扩张式支架设计

2.1 面向锥形血管的球囊扩张式支架结构设计

2.2 面向锥形血管的球囊扩张式支架的设计方案

2.3 血管支架材料研究

2.4 本章小结

第三章 面向锥形血管的球囊扩张式支架在体外扩张行为分析

3.1 有限元模型及求解控制

3.2 方法与方案

3.3 有限元分析结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 面向锥形血管的球囊扩张式支架在锥形血管中的扩张行为分析

4.1 传统圆柱形支架在血管中的扩张行为对比分析

4.2 锥形血管锥度对面向锥形血管的球囊扩张式支架扩张行为的影响

4.3 支架材料对面向锥形血管的球囊扩张式支架在锥形血管中的扩张行为影响

4.4 本章小结

第五章 面向锥形血管的球囊扩张式支架纵向变形行为分析

5.1 传统圆柱形支架在体外扩张的纵向变形行为分析

5.2 面向锥形血管的球囊扩张式支架的纵向变形行为分析

5.3 有限元分析结果

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 研究工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况