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申 祥 等 ：个性化冠状动脉支架轴 向缩短性能有限元分析 个性化冠状动脉支架轴向缩短性能有限元分析 申 祥 ，张朝PEl，任 国栋 (江苏大学 机械工程学院。江苏 镇江 2l2013) 摘 要 ： 轴 向缩短性是个性化冠脉 支架很 重要 的一 等 “用有限元分析软件ANSYS模拟了支架单独 自由 个力学性能，它决定 了支架长度 的选用及 定位的精确 膨胀过程 ，获得 了在不考虑球囊和血管壁的作用下支 度 。以个性化冠脉支架为研 究对 象，利用有 限元方法 架的长度缩短率；Migliavacca等 的研究成果表明随 研究它的设计参数及膨胀直径对轴 向缩短性的影响。 着支架金属覆盖率的降低 ，支架的轴向回弹将会变大 ； 结果显示 ，I型 支架缩 短性最好 ，M 型 支架缩短性最 Gu等 。利用有限元方法研究了膜 的厚度和材料对腹 差；支架波形环 高度和膨胀直径对轴 向缩短性的影响 膜支架轴 向缩短的影响；Dumoulin等 用二维有 限 比较显著 ，增加波形环 高度能够 降低支架缩短率，但 元模型代替三维有限元模型研究 了P308Palmaz支架 是 ，增加支架的膨胀直径却会提 高支架的缩短率；此 的轴向回弹。虽然前人利用有限元技术对支架 的轴向 外，支架的筋宽、筋厚、波形环 曲率半径、连接杆长度对 缩短性已经做 了不少工作 ，但很少有完整考虑支架的 缩短性虽有一点影响，但影响甚微 。因此，有 限元法对 扩张缩短过程 的，他们 几乎都忽略了支架压握 到球囊 个性化支架力学行为分析具有很大的帮助 ，为支架的 上这一过程 ，而且 以研究单个支架 的力学行为居多 ，没 临床选择及优化设计提供 了重要指导作用。 有考虑球囊的影 响。除此之外 ，系统地研究个性化冠 关键词 ： 个性化 ；冠状动脉支架 ；轴向缩短性；非线性 脉支架设计参数对轴向缩短性能的影响鲜有报道 。因 有 限元 此，本文的主要 目的就是利用有 限元方法系统地分析 中图分类号： R318．11；TP391．9 文献标识码 ：A 在同时考虑支架压握和有球囊参与 的情况下 ，个性化 文章编号 ：1O0卜9731(2O12)2l2993-05 冠脉支架设计参数及膨胀直径的变化对轴 向缩短性能 的影响。 1 引 言 2 计算模型与方法 基于冠脉支架的介入性治疗方法 由于具有微创性 和高效性 ，已成为治疗冠 脉狭窄性疾病 的主流方 2．1 支架轴 向缩短计算的有限元模型 法[1_3]。面向病人个性化需求的冠脉支架能够针对每 2．1．1 几何模型和材料特性 一 个特定病人的特殊病变部位进行专 门设计 ，使得病 个性化支架的几何模型在 Pro／E中生成，然后导 变部位得到最匹配的支架产 品，从 而提高治疗效果并 入到 ANSYS中进行前处理和计算 。三维支架 CAD 有利于降低并发症 j。支架植入术 的成败和支架本身 模型见图 1。图 1的支架轴 向具有 4个重复的窗体单 所具有的力学性能息息相关 。轴 向缩短性 (foreshort 元。支架的几何结构通常 由如下几个重要参数决定 ening)是冠脉支架很重要 的一个力学性能 ，常用轴 向 (见图 2)：波形环高度 _厂，波形环曲率半径 p，连接杆长 缩短率来表示该指标 的优 良；轴向缩短率反映 了支架 度h，支架筋宽 训，支架筋厚 t。 膨胀前后长度的变化 ，它关系到支架长度 的选用及定 位的精确度 ]。因此，支架的轴 向缩短性能对支架术 的成功起着至关重要 的作用 。低 的轴 向缩短率 已作为 个性化冠脉支架必须具有 的重要力学特征 。 由于