钛镍合金膨出式腹主动脉覆膜支架的结构设计和性能优化
Structural Design and Performance Optimization of Nickel-Titanium "Knickerbocker" Abdominal Aortic Stent-graft
腹主动脉瘤是目前常见的主动脉病变之一,严重威胁着人们的生命健康.主动脉腔内修复术(EVAR)以其创伤小、恢复快的优点,正逐渐取代开放手术成为治疗腹主动脉瘤的主要手段.主动脉支架作为EVAR术中的主要医疗器械,通过阻隔血流进入瘤腔来恢复血流正常流动形态同时加快瘤腔内血栓化从而达到治疗目的.由于支架具有多元化的几何参数以及植入后在血管内的复杂服役状态,使得支架的研发周期往往过长.有限元分析技术以其建模参数互通性、直观的结果分析及数据提取等优势,在支架的研发领域已获得广泛应用.本课题根据腹主动脉瘤患者术后发生的内漏并发症现象,创新性地提出了一种新型膨出式血管支架,其特点为:锚定区采用逆式组合结构支架,进一步增加支架的径向支撑性能,降低术后发生内漏的可能性;近端采用变截面的膨出式结构,对动脉瘤近端进行二次封堵,促进动脉瘤内部血栓化进程.通过镍钛记忆合金膨出式支架的以上结构特点,进一步改善腹主动脉支架的治疗效果,降低术后并发症的发生同时减少内漏并发症的危害.通过逆向工程利用医学影像获取了患者病变部位的主要参数,从而对支架的结构进行了设计.本研究中针对支架的结构主要关注了5种影响因素对于支架径向支撑性能的影响:在各个因素变化时,新型的逆式组合结构支架的径向支撑性能均优于传统支架,但其支撑性能稳定性不如传统支架;对于逆式组合结构支架,增加丝径可以提高支撑性能,增加主峰高度、次主波峰周向长度比、次主波峰高度比会降低支撑性能,而随着支架头数增加,支撑性能先减小后平稳;逆式组合结构支架的支撑性能随丝径和头数的增加而降低,而其它3因素无明显影响;影响逆式支架的支撑性能的主要因素是丝径和主峰高度,而影响稳定性的主要因素只有丝径;在本实验条件下根据性能需求筛选出的支架参数组合为丝径0.55mm、主峰高度5mm、头数7个、次主波峰周向长度比0.9、次主波峰高度比0.8.CFD流体模拟结果表明,瘤颈处的高压力区主要来自高速血流的冲击,而术后内漏发生后瘤腔壁面压力增加的原因为血液的累计效果;而膨出式支架的植入虽然对壁面压力无明显改善,但其加速了瘤腔内的血栓化进程.
- 作者：
- 赵国行
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 袁志山
- 中图分类号：
- TG146.23；R318.08
- 关键词：
- 钛镍合金血管支架；有限元；力学性能；血流动力学
- TiNi alloy vascular stent graft; Finite element; Mechanical properties; Hemodynamics;