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1、血管支架設計,吳文武 教育部微創(chuàng)醫(yī)療器械工程中心,提綱,1.血管支架簡介 2.血管支架設計 3.支架優(yōu)化設計 4.支架生產制造 5.支架性能測試,1.血管支架簡介,背景 心臟與心血管疾病為全世界第 一大殺手; 在美國每年所有的死亡中一半 以上是由心臟和新血管疾病直接 引起的;,冠狀動 脈堵塞,1.血管支架簡介,背景 藥物治療 搭橋手術 微創(chuàng)介入手術 微創(chuàng)介入手術的全過程在2.0-4.0毫米的血管中進行，在人體上只有“米?！?大小的切口，已經成為當今治療心血管疾病最流行技術,1.血管支架簡介,背景 支架治療,撐開前,撐開中,撐開后,1.血管支架簡介,支架分類,,絲圈結構支架,管狀結構支架,組合結

2、構支架,支架,1.血管支架簡介,分類 材料：316L不銹鋼、鈷鉻合金、鎳鈦合金等,球囊膨脹支架,自膨脹支架,1.血管支架簡介,制備I-激光切割,激光切割,清洗,熱處理、拋光,清洗,安裝,包裝、滅菌,,,,,,1.血管支架簡介,制備II-刻蝕,,,,,涂光刻膠,曝光,顯影與后烘,腐蝕,腐蝕,1.血管支架簡介,制備II -刻蝕,1.血管支架簡介,制備III 纏繞,2.血管支架設計,支架設計流程,2.血管支架設計,支架尺寸特性 最大截面尺寸 直徑 標稱直徑 表面覆蓋率 短縮率 支撐單元和橋筋厚度,2.血管支架設計,支架設計過程,支架結構,設計參數,三維模型,力學分析,實驗驗證,完成,合格,合格,,,

3、,,,,,徑向支撐力 徑向反彈比 軸向縮短率 軸向柔順性 金屬占有率,,,,,Y,N,Y,N,2.血管支架設計,支架設計一般準則 支架由環(huán)狀支撐體和連接體組成 徑向支撐力主要取決于支撐體的結構特征 軸向彎曲性能主要取決于支架連接體的結構特征 支架的長度通過支撐體的數量控制 支架的膨脹范圍通過支撐體上波形單元的數目來控制,2.血管支架設計,設計參數 Z型支架 支架材料 支架直徑和支架長度 支撐單元和筋的厚度 短縮率確定節(jié)長 表面覆蓋率確定波形數,2.血管支架設計,參數計算,,a,b,c,短縮率=（原始長度-標稱長度）/原始長度,覆蓋率=金屬表面積/圓柱側面積,2.血管支架設計,二維模型建立 Au

4、toCAD 三維模型建立 SolidWorks,2.血管支架設計,支架建模II-SolidWorks,,,,,,2.血管支架設計,支架建模II-SolidWorks,2.血管支架設計,支架建模III SolidWorks,2.血管支架設計,支架建模III Pro/E,2.血管支架設計,支架建模 Inventor,2.血管支架設計,支架建模 Inventor,3.支架優(yōu)化設計,優(yōu)化設計過程,支架模型,有限元模型,求解,結果分析,優(yōu)化完成,設計要求,,,,,,徑向支撐力 徑向反彈比 軸向縮短率 軸向柔順性,,,Y,N,3.支架優(yōu)化設計,支架模型,3.支架優(yōu)化設計,有限元模型 單元選擇 材料性能 網

5、格劃分,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 膨脹 壓縮 柔順 接觸,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 膨脹約束,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 膨脹,3.支架優(yōu)化設計,膨脹分析 分析結果,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 膨脹,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 膨脹,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 膨脹,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 徑向支撐力,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 壓握,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 壓握,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 柔順,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 柔順,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 柔順,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 接觸,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 接觸,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 接觸,3.支架優(yōu)化設計

6、,分析結果 接觸,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 接觸,3.支架優(yōu)化設計,分析結果 接觸,4.支架生產制造,生產流程,管材采購,波形設計,激光切割,去渣過程,高溫熱處理,第二次噴沙處理,第一次噴沙處理,電解拋光,,,,,,,,,檢驗,壓握,4.支架生產制造,生產過程,管材,激光切割,打磨,一次噴砂,4.支架生產制造,生產過程,高溫處理,二次噴砂,電解拋光,成品,4.支架生產制造,壓握,5.支架性能測試,尺寸 釋放直徑 標稱直徑 輪廓投影儀或激光測微計（分辨率0.05mm）,5.支架性能測試,尺寸 標稱擴張長度 裝配長度 最大截面尺寸 輪廓投影儀或激光測微計（分辨率0.05mm） 短縮率 支架膨脹后的長度與原長度的比率,5.支架性能測試,順應性 充氣壓力與膨脹直徑的關系圖 充氣壓力用大氣壓表示 擴張均勻性 標稱直徑時，最大和最小直徑的差異 測量位置：中間和兩端附近,5.支架性能測試,厚度 支撐單元厚度 橋筋厚度 精度：0.01mm 測量位置：支架中間 和兩端附近 測量設備：電子顯微鏡、輪廓投影儀,5.支架性能測試,表面覆蓋率 參比面積：整個圓柱的側面積 表面積測量1：圖像分析估算 表面積測量2：通過支架質量、支架密度和支架厚度計算 表面積測量3：CAD軟件,5.支架性能測試,徑向支撐力,5.支架性能測試,徑向支撐力,5.支架性能測試,徑向支撐力,5.支架性能測試,柔順性,謝謝！,