镁合金血管支架降解行为的数值模拟与实验研究

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生物可降解镁合金支架凭借良好的可降解性、生物相容性和力学性能,在治疗冠心病方面具有广阔的应用前景,但镁合金支架耐蚀性较差,目前对于镁合金的降解机制尚无规律性研究结果,因此研究镁合金支架的降解行为及机制具有重要现实意义。本文在前人研究的基础上,通过实验和有限元模拟相结合的方式,研究了镁合金血管支架的降解过程及力学行为的变化,具体研究内容和成果如下:(1)研究并建立了镁合金血管支架的降解模型。分析了纯镁及镁合金的腐蚀机理,基于连续损伤力学理论建立了点蚀叠加应力腐蚀的降解模型,该模型综合了镁合金支架降解的不均匀和应力集中导致的局部降解严重的特点,详细阐述了降解模型在有限元软件中的建立方法。(2)基于降解实验和拉伸实验,确定材料模型参数和降解模型参数。对镁合金哑铃型薄片进行降解和拉伸实验,并对薄片进行降解和拉伸模拟,通过实验结果和模拟结果的匹配来校正模型参数,为支架的模拟做准备。(3)完成了镁合金支架的植入过程、降解过程及径向力测试的模拟分析。建立球囊支架系统,采用前述标定的材料参数和降解模型参数模拟了支架植入-降解-径向力测试的完整过程,分析了支架压握扩张过程中的力学行为、降解过程中的质量损失情况及径向强度的变化。(4)研究了支架几何参数对降解性能的影响。分别改变支架支柱的环宽、环弯半径、支架环夹角和连接杆形状建立支架模型,模拟不同几何参数支架降解过程的质量及力学性能的变化,对比分析了不同参数对降解的影响,为优化设计提出建议。
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