血管支架设计

1、血管支架设计,吴文武 教育部微创医疗器械工程中心,提纲,1.血管支架简介 2.血管支架设计 3.支架优化设计 4.支架生产制造 5.支架性能测试,1.血管支架简介,背景 心脏与心血管疾病为全世界第 一大杀手; 在美国每年所有的死亡中一半 以上是由心脏和新血管疾病直接 引起的;,冠状动 脉堵塞,1.血管支架简介,背景 药物治疗 搭桥手术 微创介入手术 微创介入手术的全过程在2.0-4.0毫米的血管中进行，在人体上只有“米粒” 大小的切口，已经成为当今治疗心血管疾病最流行技术,1.血管支架简介,背景 支架治疗,撑开前,撑开中,撑开后,1.血管支架简介,支架分类,丝圈结构支架,管状结构支架,组合结构

2、支架,支架,1.血管支架简介,分类 材料：316L不锈钢、钴铬合金、镍钛合金等,球囊膨胀支架,自膨胀支架,1.血管支架简介,制备I-激光切割,激光切割,清洗,热处理、抛光,清洗,安装,包装、灭菌,1.血管支架简介,制备II-刻蚀,涂光刻胶,曝光,显影与后烘,腐蚀,腐蚀,1.血管支架简介,制备II -刻蚀,1.血管支架简介,制备III 缠绕,2.血管支架设计,支架设计流程,2.血管支架设计,支架尺寸特性 最大截面尺寸 直径 标称直径 表面覆盖率 短缩率 支撑单元和桥筋厚度,2.血管支架设计,支架设计过程,支架结构,设计参数,三维模型,力学分析,实验验证,完成,合格,合格,径向支撑力 径向反弹比

3、轴向缩短率 轴向柔顺性 金属占有率,Y,N,Y,N,2.血管支架设计,支架设计一般准则 支架由环状支撑体和连接体组成 径向支撑力主要取决于支撑体的结构特征 轴向弯曲性能主要取决于支架连接体的结构特征 支架的长度通过支撑体的数量控制 支架的膨胀范围通过支撑体上波形单元的数目来控制,2.血管支架设计,设计参数 Z型支架 支架材料 支架直径和支架长度 支撑单元和筋的厚度 短缩率确定节长 表面覆盖率确定波形数,2.血管支架设计,参数计算,a,b,c,短缩率=（原始长度-标称长度）/原始长度,覆盖率=金属表面积/圆柱侧面积,2.血管支架设计,二维模型建立 AutoCAD 三维模型建立 SolidWork

4、s,2.血管支架设计,支架建模II-SolidWorks,2.血管支架设计,支架建模II-SolidWorks,2.血管支架设计,支架建模III SolidWorks,2.血管支架设计,支架建模III Pro/E,2.血管支架设计,支架建模 Inventor,2.血管支架设计,支架建模 Inventor,3.支架优化设计,优化设计过程,支架模型,有限元模型,求解,结果分析,优化完成,设计要求,径向支撑力 径向反弹比 轴向缩短率 轴向柔顺性,Y,N,3.支架优化设计,支架模型,3.支架优化设计,有限元模型 单元选择 材料性能 网格划分,3.支架优化设计,分析结果 膨胀 压缩 柔顺 接触,3.支架

5、优化设计,分析结果 膨胀约束,3.支架优化设计,分析结果 膨胀,3.支架优化设计,膨胀分析 分析结果,3.支架优化设计,分析结果 膨胀,3.支架优化设计,分析结果 膨胀,3.支架优化设计,分析结果 膨胀,3.支架优化设计,分析结果 径向支撑力,3.支架优化设计,分析结果 压握,3.支架优化设计,分析结果 压握,3.支架优化设计,分析结果 柔顺,3.支架优化设计,分析结果 柔顺,3.支架优化设计,分析结果 柔顺,3.支架优化设计,分析结果 接触,3.支架优化设计,分析结果 接触,3.支架优化设计,分析结果 接触,3.支架优化设计,分析结果 接触,3.支架优化设计,分析结果 接触,3.支架优化设计

6、,分析结果 接触,4.支架生产制造,生产流程,管材采购,波形设计,激光切割,去渣过程,高温热处理,第二次喷沙处理,第一次喷沙处理,电解抛光,检验,压握,4.支架生产制造,生产过程,管材,激光切割,打磨,一次喷砂,4.支架生产制造,生产过程,高温处理,二次喷砂,电解抛光,成品,4.支架生产制造,压握,5.支架性能测试,尺寸 释放直径 标称直径 轮廓投影仪或激光测微计（分辨率0.05mm）,5.支架性能测试,尺寸 标称扩张长度 装配长度 最大截面尺寸 轮廓投影仪或激光测微计（分辨率0.05mm） 短缩率 支架膨胀后的长度与原长度的比率,5.支架性能测试,顺应性 充气压力与膨胀直径的关系图 充气压力用大气压表示 扩张均匀性 标称直径时，最大和最小直径的差异 测量位置：中间和两端附近,5.支架性能测试,厚度 支撑单元厚度 桥筋厚度 精度：0.01mm 测量位置：支架中间 和两端附近 测量设备：电子显微镜、轮廓投影仪,5.支架性能测试,表面覆盖率 参比面积：整个圆柱的侧面积 表面积测量1：图像分析估算