近年来各类血管堵塞疾病患者日益增多,患者人群呈低龄化趋势,严重影响着人们的日常生活。血管支架置入术以其高效、微创的特点迅速发展成为临床治疗血管堵塞疾病最常用的方法,但是伴随着支架置入术而来的是术后再狭窄的问题。支架作为异物植入人体后,不仅对血管结构产生影响,同时支架的生物力学性能以及血管内的血液流动都发生改变,这些是发生术后再狭窄的关键性因素。以术后血管内再狭窄这一科学问题为基础,通过流固耦合的方法,对支架置入血管所造成的影响进行探究,并在此基础上改善支架结构,降低再狭窄率,具体完成内容如下:首先,研究血管─支架流固耦合模型的血流动力学数值模拟,根据冠脉支架介入不同狭窄率的弯曲血管,提取支架扩张卸载后的结果模型,对其进行三维模型的重塑。将模型导入至ANSYS Workbench 15.0中,通过CFX模块创建基于非牛顿流体的血液模型,并构建血管与支架的耦合模型,对介入支架后的血管进行血流动力学分析,以时间均分壁面剪切应力(Time Average Wall Shell Stress,TAWSS)与剪切振荡因子(Oscillatory Shear Index,OSI)作为评价指标对流固耦合结果进行分析研究,探究支架发生再狭窄的关键性因素与主要部位。然后,研究冠脉支架的拓扑优化设计,在流固耦合结果基础上对支架易发生再狭窄的结构部位展开拓扑优化设计,在不改变其支撑性能的同时实现设计区域材料的最优分布。通过求解血管回弹压握支架这一真实响应,并在此基础上以冠脉支架径向支撑刚度最大为目标,施加拔模约束与最小成员尺寸约束,构建冠脉支架拓扑优化设计模型,得到优化支架结构,并将其置入不同狭窄率的血管进行介入过程仿真分析,对比分析结果,验证拓扑优化结果的可靠性。最后,研究冠脉支架的尺寸优化设计,在冠脉支架拓扑优化结果的基础上对冠脉支架的关键尺寸参数展开优化设计,以冠脉支架的厚度作为优化设计变量,以血管压力作为尺寸优化载荷,以支架所受应力峰值作为约束条件,寻找某一范围内的支架厚度最优解,并将所得尺寸优化结果进行介入过程仿真分析,验证尺寸优化结果的准确性与可行性。