当前,心血管系统疾病已成为威胁人类健康的“第一杀手”。心血管支架以其治疗效果好、手术创伤小的优势成为了目前治疗冠心病的首选手术方案。在心血管支架术取得治疗成功的同时,术后并发症一直是支架术面临的重要问题,影响着治疗效果,严重的并发症直接威胁到患者的生命。临床上已经认识到支架断裂是引起术后并发症发生的重要原因之一,但目前关于支架断裂的原因、引起术后并发症的机理、如何降低支架断裂发生率等问题的研究尚不完善。为了改善血管支架术的治疗效果,可降解血管支架概念被提出。可降解支架可被人体逐渐吸收直至完全消失,与传统金属支架相比具有明显的临床优势。然而,可降解支架目前尚未在临床上广泛应用,如何控制支架降解速度和支撑性能是制约可降解支架应用的难题。当前,可降解支架支撑性能分析方法和理论研究尚不成熟,不能满足可降解支架研发的需要。本文围绕临床上血管支架断裂现象和可降解支架的关键问题展开研究,主要内容和结论如下:(1)建立基于CT影像的血管支架力学性能数值分析模型,研究了血管支架在病变血管中撑开的力学行为。研究发现,支架在基于医学影像学模型中的分析结果比其在理想血管模型中的分析结果接近临床统计规律。基于分析结果,提出了病变血管模型简化方法,为准确分析支架力学行为提供基础。(2)利用离体动物实验,研究了血管支架撑开过程中的断裂行为。实验发现,支架撑开过程断裂是典型的材料韧性断裂行为,支架过度膨胀和非均匀撑开是造成支架断裂的主要原因。基于实验结果,结合金属塑性损伤本构关系,利用数值分析方法,研究了支架撑开断裂过程和支架断裂后对血管的影响。研究发现,血管在支架断口位置发生应力集中现象;支架断裂后结构形态改变,断口位置支架金属覆盖率降低,影响支架药物涂层释放效果,可能造成支架断口位置药物浓度降低。支架断裂后的这两个现象是引起术后并发症高发的原因。(3)结合冠状动脉运动规律,建立显式-隐式联合的有限元分析方法,研究考虑血管弯曲效应下的支架力学行为。研究发现,血管弯曲作用比脉动血压对支架的疲劳影响更大;考虑血管弯曲作用后,支架更容易在连接筋位置发生疲劳失效,预测的支架疲劳失效位置和发生可能性均与临床长期跟踪结果一致。结果表明,血管弯曲作用是引起支架疲劳失效的主要因素,在支架长期力学行为分析中应当考虑该因素。同时,文中所建立的显式-隐式联合有限元方法能有效的分析支架力学性能,可成为支架疲劳性能分析的新方法。(4)结合支架在临床应用中的情况,利用数值模拟方法分析支架类型和长度支架疲劳性能的影响。分析结果表明,闭环设计支架疲劳失效风险高于开环设计支架;长支架易于短支架发生疲劳失效。该分析结果与临床统计结果一致,揭示了临床上支架断裂现象和规律。基于断裂力学和可靠性理论,初步建立考虑随机因素的支架疲劳寿命预测模型,预测得到了支架在临床中最容易发生疲劳断裂的时间,该模型能够为临床医生确定支架断裂最佳检测时间提供指导。建立了分析血管支架连续疲劳断裂发展过程的数值模拟方法,预测得到了与临床检测结果一致的支架完全断裂形态,同时发现,支架发生断裂后,继续发生疲劳断裂的风险在逐渐降低。(5)利用数值分析方法,研究了重叠支架撑开过程及其在弯曲血管中的力学行为。研究发现,重叠支架接触压力集中分布在支架边缘,在血管弯曲变形中,重叠支架之间存在相互滑移现象。重叠支架的接触行为和支架间的滑移现象是造成支架失效的主要原因,重叠支架断裂主要发生于支架筋的边缘位置。该预测结果与文献中重叠支架失效实验结果相吻合。(6)基于弹塑性力学理论和血管支架均匀降解行为,建立了可降解支架支撑刚度随降解时间变化的理论计算公式。基于该公式预测得到了与数值计算和文献数据吻合的可降解支架支撑刚度变化规律。本文建立的计算公式可以简便、快速分析可降解支架支撑性能,能够为可降解血管支架设计提供指导和帮助。本文的研究利用力学理论揭示了支架撑开过程断裂、疲劳断裂以及重叠支架断裂的机理,解释了支架在临床上发生断裂失效的现象和规律。研究结果对于分析支架断裂行为、降低支架断裂风险和优化支架设计具有一定的价值。同时,建立的可降解支架支撑刚度的理论计算公式,对可降解支架的力学性能分析和设计有指导意义。