形狀記憶合金血管內(nèi)支架優(yōu)化設(shè)計(jì)及數(shù)值分析.pdf

1、鎳鈦形狀記憶合金具有優(yōu)良的形狀記憶效應(yīng)，超彈性以及生物相容性，能夠?yàn)橐恍┽t(yī)學(xué)領(lǐng)域中的難題提供特殊的解決途徑，是一種在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊發(fā)展前途的新型智能材料。尤其在血管內(nèi)支架材料的應(yīng)用上，鎳鈦形狀記憶合金正在被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和研究。使用鎳鈦形狀記憶合金制作的支架可以無(wú)需球囊擴(kuò)張。在植入人體后，隨著周圍溫度的升高而自擴(kuò)張，大大減少了對(duì)血管的刺激與術(shù)后再狹窄率，是一種不可多得的優(yōu)秀支架材料。由于形狀記憶合金的本構(gòu)關(guān)系具有非線性。因此，能

2、夠準(zhǔn)確的掌握合金的本構(gòu)關(guān)系，并數(shù)值描述出血管內(nèi)支架的力學(xué)行為具有非常重要的工程意義。
　　 本文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)以鎳鈦形狀記憶合金為材料模型的三維血管內(nèi)支架進(jìn)行數(shù)值模擬和分析。首先，針對(duì)目前普遍研究使用的“Z”字型支架釋放后連接處應(yīng)力過(guò)大的缺點(diǎn)，建立了一款優(yōu)化改進(jìn)的血管內(nèi)支架三維模型。然后，采用分別傳統(tǒng)的不銹鋼材料與鎳鈦形狀記憶合金材料進(jìn)行分析模擬并比對(duì)計(jì)算結(jié)果。在整個(gè)的模擬計(jì)算過(guò)程中，為了能夠準(zhǔn)確的描述出支架變形

3、的力學(xué)行為，本文充分考慮到了記憶合金支架的非線性本構(gòu)關(guān)系和在臨床使用的特點(diǎn)，將合金支架的模擬過(guò)程分為低溫下定型和高溫下釋放兩個(gè)步驟，完整的再現(xiàn)了支架在人體內(nèi)工作的整個(gè)過(guò)程。在支架的研究中最重要的力學(xué)參數(shù)包括：應(yīng)力、應(yīng)變、位移等。在模擬結(jié)束后，對(duì)兩種材料的上述參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　 分析得到的結(jié)論主要有，本文所自主設(shè)計(jì)的模型明顯改善了連接桿處應(yīng)力過(guò)大的情況。在相同的血管壁均布?jí)毫ο?，不銹鋼支架的應(yīng)力水平明顯大于比記憶合金支架，較