血管支架材料表面织构设计及其对血液流动的影响

摘要

近年来,随着人口老龄化的加剧,心血管疾病发病率不断攀升,心血管疾病导致死亡人数占疾病死亡人数的比例从20世纪初的十分之一剧增到21世纪初的三分之一,已成为全球首位死因,且流行趋势不断加剧。目前,治疗心血管疾病的方法有手术治疗、药物治疗和介入治疗等。其中,介入治疗因创伤微小、并发症少、操作安全和成功率高等特点,被广泛应用到心血管疾病的治疗中。然而,血管内再狭窄的几率非常大,大概有10％的患者在使用血管支架后需要再次植入血管支架,这不仅给患者造成了经济损失,也给患带来了不小的心里负担。
　　表面织构是在材料表面上加工出一系列有一定规律的微坑或沟槽,使得加工后的表面有着和加工之前光滑表面不同的物理属性,从而达到表面改性的目的。因此,在生物医学材料表面设计合理的表面织构可以提高其“疏血”性能。
　　本文采用ANSYS CFX软件,对具有表面织构的圆形通道内的血液流动进行定常血流数值模拟,并从血液流速、壁面切应力、压力等参数来分析表面织构对血液流动的影响。结论如下
　　(1)通过建立具有面积率为8.67%、12%和15.87%的圆形微凹坑表面织构和无表面织构的圆形通道内的血液流动模型,并进行对其数值模拟.分别对三种不同面积率下不同深度的表面织构的影响做出分析,结果表明:圆形微凹坑表面织构对血流速度和压力的影响不大,但是对壁面切应力有明显的影响,并得出了:圆形微凹坑表面织构的最优深径比为0.0875,在模拟三种不同面积率的表面织构中,最优面积率为12%。
　　(2)通过建立具有面积率为8.67%、12%和15.87%圆形微凸起表面织构的圆形通道内的血液流动模型,并对其流动情况进行数值模拟。模拟结果显示:圆形微凸起表面织构对血流速度和压力的影响不大,但对壁面切应力有显著的影响。得出了:圆形微凸起表面织构的最优深径比为0.0875,在模拟三种不同面积率的表面织构中,最优面积率为12%。
　　(3)通过建立具有面积率为8.56%、12.38%和15.29%方形微凸起表面织构的圆形通道内的血液流动模型,并对其进行数值模拟。模拟结果表明:在模拟的三种不同面积率的表面织构中,方形微凸起表面织构的最优高度为0.04mm,最优面积率为12.38%。
　　(4)对比分析圆形微凹坑表面织构、圆形微凸起表面织构和方形微凸起表面织构对血液流动的影响的模拟结果。结果显示:具有圆形微凸起微表面织构圆形通道内的血液流动特性比具有圆形微凹坑表面织构圆形通道内的血液流动特性好,更有利于防止血栓的形成;而方形微凸起表面织构比圆形微凸体表面织构更有利于阻止血栓在支架管内的形成。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及意义

1.3 血管支架的研究现状

1.4 表面织构的应用

1.5 本文的研究内容

第2章 血液动力学的模型

2.1 血流动力学的数学模型

2.2 数值模拟的边界条件

2.3 CFX软件介绍

2.4 本章小结

第3章 圆形微凹坑表面织构的几何参数对血液流动的影响

3.1 几何模型的建立

3.2 数值模拟结果及分析

3.3 本章小结

第4章 圆形微凸起表面织构的几何参数对血液流动的影响

4.1 几何模型的建立

4.2 数值模拟结果及分析

4.3 本章小结

第5章 方形微凸起表面织构的几何参数对血液流动的影响

5.1 几何模型的建立

5.2 数值模拟结果及分析

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果