为了治疗动脉粥样硬化，一种心血管疾病，其中斑块的积聚会导致动脉狭窄，医生可以将一个小的金属丝网管插入被阻塞的动脉中。扩展支架可以打开动脉，并有助于恢复血流。为了成功执行此操作并最大程度地减少潜在的健康危害，必须对支架设计进行彻底研究和优化。为此，我们可以使用ComsolMultiphysics®软件执行非线性结构力学分析。
用生物医学支架改善人类健康
动脉粥样硬化的一种常见治疗方法是一种称为经皮易流血管成形术，它可以清除或压缩在患者的冠状动脉中建立的不需要的斑块。此过程有时依赖于支架，将其放置在被血管成形术气球阻塞的动脉内。
到达预期的位置后，气球膨胀了支架，该支架将锁定到扩展的位置。然后将气球放气并去除，而支架则留在动脉中。扩展的支架像脚手架一样起作用，保持血管打开并使血液正常流动。
一个支架示例。莱诺·埃德曼（Lenore Edman）的图像 - 自己的作品。获得许可CC由2.0， 通过Flickr Creative Commons。
当然，为了使血管成形术成功取得成功，所使用的工具必须按预期执行。如果支架的末端比中间膨胀更多 - 一种常见的缺陷称为狗打- 动脉可能面临严重的伤害。另一个潜在的问题是预先性，这使得定位支架并可能损坏动脉具有挑战性。
为了避免这些问题并使血管成形术取得成功，有必要评估支架设计。在此过程中的一步是分析支架所经历的变形。
使用COMSOLMultiphysics®在支架中研究变形过程
在此示例中，让我们检查一个棕榈兹-Schatz支架模型，其几何形状如下所示。该模型着眼于不锈钢支架的应力和变形，该支架通过管子内表面的径向向外压扩展。（压力代表球囊的膨胀。）支架的原始直径为0.74 mm，但是在膨胀周期后，中间部分的直径为2 mm。
得益于支架几何形状的固有对称性，我们可以通过将模型的大小减少到其原始几何形状的1/24来最大程度地降低该模拟的计算成本。
完整的支架几何形状。在此示例中使用的还原几何形状由深色网状区域表示。
非线性结构力学分析的结果
首先，让我们看一下操作过程中支架所经历的各种压力和压力。在下面，我们看到支架上的应力分布在最大气球膨胀（左）和球囊放气后支架的残留应力（右）。如预期的那样，球囊变束后支架的压力会降低。
气球膨胀期间（左）和气球通气后的支架上的压力（右）。
继续前进，我们分析了在气球充气期间与压力相关的狗狗（蓝色）和预先锻炼（绿色）的影响。使用此图，我们可以在支架设计中检查潜在的有害效果并优化其性能。
支架与血管成形术气球中的压力和压力。
如下图所示，我们还以最大的狗孔检查了管中的有效塑料菌株。
在最大狗箱时有效的塑料菌株和变形。峰值约为25％。
关于后坐力参数，请注意，纵向后坐力约为-0.9％，远端径向后坐力约为0.4％，中央径向后坐力约为0.7％。这些参数提供了更多详细信息，详细介绍了卸下充气气球时支架的行为。
下一步
通过此类模拟提供的信息，工程师可以改善支架的设计并优化其在生物医学应用中的使用。要亲自尝试此示例，请单击下面的按钮。
进一步阅读
- 通过阅读这些博客文章，了解模拟的其他医学用途：
评论（1）
拉贾
2019年4月30日与comsol的支架几何构建