神经源性膀胱是人体中枢神经或周围神经受到损害而引发膀胱排尿功能障碍的一种特殊性质疾病,可导致泌尿系统感染、结石、肾积水、肾功能衰竭、膀胱癌等并发症,危及生命,目前临床尚无有效的治疗方法。因此,在体内植入辅助排尿装置,从工程学角度解决膀胱排尿功能障碍问题,将具有重要的现实意义。人工逼尿肌系统是一种构想的新型辅助排尿装置,它利用形状记忆合金（SMA）锥簧驱动膀胱辅助排尿,采用固定于耻骨上的膀胱托架支撑体内植入元件。为了满足人工逼尿肌系统的轻量化设计要求和与生物组织相容性,本文基于有限元法（FEM）对人工逼尿肌系统的驱动元件和固定元件性能进行仿真分析,通过建立响应面优化模型对驱动元件和接骨螺钉的结构参数进行了优化,搭建模拟实验平台实验研究了元件优化后的人工逼尿肌系统特性。本文的主要研究工作如下:（1）根据人体正常尿动力学特性,建立了人体逼尿肌系统驱动元件力学模型,理论分析了人工逼尿肌系统驱动元件性能要求。（2）根据驱动元件性能要求,对驱动元件结构参数进行初步设计,利用Solidworks建立了驱动元件参数化模型。运用ANSYS Workbench对驱动元件进行了静态和瞬态仿真分析,研究了驱动元件形状回复过程中的驱动位移变化规律。运用Design Expert建立了驱动元件的响应面优化模型,优化模型表明驱动元件的线径对驱动位移影响最为显著。根据优化模型对驱动元件几何结构参数进行多目标优化,驱动元件重量减少了36.8%。运用COMSOL Multiphysics建立了人工逼尿肌系统的双向流固耦合仿真模型,仿真结果表明了人工逼尿肌系统排尿动力特性仿真曲线符合正常人体排尿规律,优化后的驱动元件能有效辅助膀胱排尿。（3）运用Geomagic Design X和Solidworks建立了人体骨盆与膀胱托架的三维实体模型,运用ANSYS Workbench对固定元件进行振动仿真分析,研究固定元件固定特性和耻骨组织应力屏蔽情况。运用Design Expert建立了接骨螺钉的响应面优化模型并进行多目标优化,优化模型表明接骨螺钉的螺纹外径对膀胱托架位移、耻骨组织应力影响最为显著,螺纹外径和螺纹长度对应力屏蔽情况影响显著。（4）根据驱动元件和接骨螺钉的优化结果,搭建了模拟实验平台,对人工逼尿肌排尿动力特性和固定元件固定特性进行了实验研究。实验结果表明,膀胱压峰值可达4.16k Pa,尿流率峰值可达22.43ml/s,排尿动力特性符合人体尿动力学规律;膀胱托架最大振动加速度减少了46.78%,固定性能明显改善;实验验证了所建立的有限元模型与优化模型的有效性。