【摘 要】
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血管支架是介入疗法的重要组成部分,其在治疗粥样硬化疾病中起到重要作用,具有广泛应用前景。在生产制造方面,由于3D打印技术可根据病人堵塞位置与程度不同实现血管支架的定制化,因此被认为是一种很有潜力的技术。目前3D打印技术多用于生产聚合物材料支架,而对金属支架研究较少,且在相同结构下生产的金属支架力学性能较差,不易满足医学要求。为此本文以提高血管支架力学性能为前提,探讨了3D打印技术生产金属支架的可行
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血管支架是介入疗法的重要组成部分,其在治疗粥样硬化疾病中起到重要作用,具有广泛应用前景。在生产制造方面,由于3D打印技术可根据病人堵塞位置与程度不同实现血管支架的定制化,因此被认为是一种很有潜力的技术。目前3D打印技术多用于生产聚合物材料支架,而对金属支架研究较少,且在相同结构下生产的金属支架力学性能较差,不易满足医学要求。为此本文以提高血管支架力学性能为前提,探讨了3D打印技术生产金属支架的可行性,并对血管支架体外力学性能测试和有限元模拟展开了研究,具体研究内容如下:(1)针对3D打印血管支架力学性能不足的问题,通过对支架支撑环和连接筋的受力分析,提出了逆式不等高支撑环和弯曲筋结构设计,并据此设计了M型和N型结构支架,并根据3D打印的特点设计了I型支架。(2)以316L不锈钢粉末为材料,通过3D打印技术对所设计的支架进行了打印,并研究了支架的相关力学性能,结果表明:金属支架具有良好的扩张性能,支架外径可成功扩张至5mm而不发生结构断裂;影响其径向支撑力的主要因素是支撑环结构形式,采用逆式不等高支撑环可有效改善径向支撑力;对于弯曲筋设计应降低结构曲率,曲率过大不易通过3D打印生产且不易受力变形。(3)通过改变3D打印参数研究了其对金属支架性能的影响,结果表明光斑直径、打印层厚和粉末粒度对支架的成型质量有较大影响,光斑直径为40μm、打印层厚为20μm、粉末粒度为20.70μm至52.39μm打印的支架表面粗糙存在熔池体和烧结颗粒且打印精度较低,经电解抛光可有效去除表面烧结颗粒;光斑直径为25μm、打印层厚为10μm、粉末粒度为1μm至10μm打印的血管支架表面光洁度高,打印支架壁厚接近所设计的名义厚度。(4)采用有限元方法分析了M型、N型和I型支架,结果表明,所设计的M型和N型支架的径向支撑力高于I型支架,且M型和N型支架的轴向短缩率低于I型支架,与实验结果相符,验证了有限元的准确性。
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