血管支架内壁面微织构形貌特征对血液流动特性影响仿真分析

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近年来,随着人们饮食结构和生活方式的改变,心血管疾病的发病率越来越高。因血管支架介入治疗具有操作安全、手术创伤小、成功率高和并发症少等优点,目前已成为治疗心血管疾病的首选方式。然而,血管支架置入血管后再狭窄概率居高不下,在一定程度上影响了支架置入后的治疗效果。大量研究结果表明,血流动力学参数中的血液流速是影响血管支架内出现再狭窄的主要因素。血液流速过慢容易导致血液中的脂类、蛋白质等物质沉积在血管壁上堵塞血管,增加出现再狭窄的风险。因此,通过一定的手段分析研究支架置入血管后血流动力学参数的变化特征及其规律,从而对其进行功能调控以适应人体的正常生理需要,这可在一定程度上减缓和降低发生再狭窄的概率。研究发现,表面微织构具有良好的减阻、抗粘附作用,这一特性为血管支架的改进提供了新的思路。基于此,论文探究了在血管支架内壁面设计正六边形微织构,采用有限元仿真方式分析不同类型和参数的微织构对血液流动特性的影响。本文具体研究内容如下:(1)通过分析总结大量关于微织构的文献,确定所设计微织构类型和参数。微织构类型:正六边形凹坑微织构和正六边形凸起微织构,微织构面积占有率分别为11.2%、20.4%和31.9%,微织构深度(高度):30μm、35μm、40μm、45μm和50μm。(2)建立不同面积占有率、不同深度(高度)的正六边形凹坑和凸起微织构管状支架模型,采用有限元分析法探究一个心动周期内不同织构参数对血液流动特性的影响,分析峰值时刻和平稳时刻时不同支架腔体内血液的流速、分布状态、近壁面处的血液流动情况等。(3)分别建立无织构网状支架、六边形凹坑微织构网状支架和六边形凸起微织构网状支架与血液、血管的流固耦合模型。探究一个心动周期内,不同血管支架腔体内血液流动状态、血管的变形和支架所受应力情况,分析不同微织构的作用效果。研究结果表明,合理的微织构形貌和参数能够提高血液流动速度,改善血液分布状态,微织构面积占有率、微织构深度/高度以及微织构的类型和排布方式都会对血液流动特性产生影响。其中,高度为45μm,面积占有率为31.9%的正六边形凸起微织构对血液流动状态的影响最大。
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