室间隔缺损封堵器疲劳性能的结构参数影响分析

• 作 者: 李奕
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 室间隔缺损封堵器 疲劳寿命 建模方法 参数分析 结构优化

室间隔缺损约占先心病的25-30%,近年来,镍钛合金封堵器已经广泛应用于室间隔缺损的介入治疗。作为体内植入性医疗器械,封堵器的耐疲劳性能是产品的关键指标之一,在结构设计中需要予以重视。但目前相关研究主要集中于医疗临床试验方面,而基于有限元的力学特性分析较少。为了提升封堵器的安全性、可靠性与耐久性,为封堵器的结构优化提供技术参考,本文针对封堵器疲劳性能和结构优化进行了初步研究,主要开展了以下几方面工作:首先,根据室间隔缺损封堵器的工作原理、结构形式及材料特性,提出合理假设与简化手段,讨论约束形式、约束位置、盘面处理等建模要点,并结合疲劳寿命曲线等疲劳理论,确定了封堵器的有限元建模方法与疲劳寿命计算方法。并且,将数值模拟结果与体外加速疲劳测试数据对照,验证了有限元疲劳分析计算方法的可行性。其次,基于对称型封堵器进行结构参数的影响分析。建立不同参数的对称型封堵器的有限元模型,分别进行疲劳分析与计算,发现封堵器的疲劳破坏危险部位分布在曲率较大的过渡区域,并得到了过渡位置曲率、体高、盘腰径尺寸、盖面凸度、丝径五种参数对结构应力的影响规律,建议采用盖面相对扁平、腰部相对细高、丝径较细的封堵器结构,以减小产生疲劳破坏的可能性。最后,基于非对称型中小腰大边型与偏心型封堵器进行数值模拟分析,比较不同尺寸、丝径、型号封堵器的疲劳性能优劣并归纳相关规律。研究表明,封堵器整体体型越扁粗、丝径越大,结构的应力幅值越大,疲劳寿命越短。并且,在丝径、腰高与腰径相同的情况下,对称型封堵器应力最小,疲劳寿命最长;小腰大边型封堵器次之;偏心型封堵器疲劳性能相对较差。