心血管支架
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
心血管支架的視頻教程
COMSOL模擬堵塞血管支架流動、堵塞血管超彈性動脈壁支架擴張過程、擴張變形動脈壁的血液流動。
課程為主要介紹Comsol軟件模擬心血管支架的擴張模擬，主要對支架擴張前后，血液流動分析，針對擴張前進行堵塞血管的流固耦合模擬和支架擴張后血管的流固耦合分析，收費內容包含四個文件，分別為堵塞血管的層流模擬文件、堵塞血管的支架擴張過程模擬文件、對擴張后的模型進行導出并重新劃分網格并對其血液流動進行模擬，三個仿真模擬文件（包含結果）和視頻中演示PPT。
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ANSYS-WorkBench基礎教程 血管支架的接觸分析
本課程主要講解了workbench對心血管支架與血管之間的接觸分析，尤其是在血管擴張過程中，血管支架的塑性變形，確定支架的殘余應力以及接觸區域的狀態。
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心血管支架的實例教程
前言
心血管支架手術方法很容易理解，醫生先將極細的導管通過血管伸到動脈狹窄的部位；然后，用一個可充盈的膠皮氣球將狹窄部位撐開；最后，將動脈支架撐在已被擴張的動脈狹窄處，防止其回縮。退出所有的導管后，動脈支架就留在了已經被擴張的動脈狹窄處。
因此，分析這樣一個心血管支架模擬問題關鍵也在于三點。
模擬血管被充壓膨脹；
支架與血管作用，起支撐作用；
充壓結束后，血管和支架有一定回彈。
采用ANSYS——APDL命令流的關鍵仿真模擬技術：
Mooney-Rivlin超彈性材料模型建立
接觸設置
生死單元技術
多點約束技術
多載荷步技術
非線性計算穩定性優化
計算結果
心血管充壓模擬：
心血管釋壓后由支架支撐血管張口大小模擬：
模型建立
一、血管阻塞模型
血管阻塞模型簡化為兩層，一層為動脈壁，一層為硬化的斑塊。截面圖如圖示。
其中，動脈壁和硬化的斑塊都采用3D實體單元建立。
動脈壁單元建立需要注意：(1)采用簡化的應變強化的單元技術來表示彈塑性材料的應變強化行為。(KEYOPT(2)=3)，(應變強化為彈塑性力學里面的知識，感興趣讀者可以查閱學習)。(2)采用混合U-P技術來解決與不可壓縮生物體組織材料的體積鎖定行為。
（體積鎖定是由于不可壓縮材料或者近似不可壓縮材料的泊松比接近0.5，根據體積模量公式：K=E/[]3*(1-2*v)，當泊松比接近0.5，體積模量接近無窮，體積難以變形，導致體積鎖死。）
ET,9,SOLID185 !185實體單元
keyopt,9,6,1 !
展開 1 問題描述
球囊血管成形術是一種程序，其中球囊導管裝載有凹陷的支架，并通過心血管系統到達患病的冠狀動脈。 一旦就位，球囊就會膨脹到預定的直徑，從而使球囊和支架迅速膨脹。 球囊將支架向外推，破碎并向外推動斑塊沉積物，并為血液流向缺乏營養的壁掃清道路。 這種擴張也會導致金屬支架塑性變形，提供一個桁架系統來保持動脈暢通。
FEA 能夠識別冠狀動脈支架的一些機械特性，而這些特性使用傳統的機械測試可能不容易獲得。 美國食品和藥物管理局 (FDA) 認可 FEA 的強大功能，并建議設備提交需要將模擬作為驗證工具； FEA 支架提交通常包括反沖百分比、球囊膨脹引起的最大應力和殘余應力等數據。
探索了由于球囊充氣而膨脹球囊支架組件而發生的機械響應，然后是球囊放氣。 這些步驟導致成功部署冠狀動脈支架。 本報告的最終結果包括支架的詳細 FEA，它反映了 FDA 概述的真實世界提交數據，并研究了反沖百分比、最大應力的關鍵位置、這些關鍵位置的應力大小，以及塑性變形引起的殘余應力 .
為本教程生成的模型是一個簡單的支架幾何形狀，僅為了本教程的目的而制作，并不反映最佳支架設計。
2 預分析
在預分析步驟中，我們將審查以下內容：
數學模型：我們將研究控制方程 + 邊界條件以及包含在這個復雜的非線性數學模型中的假設。
Ansys 中的數值求解過程：我們將簡要概述 Ansys 用于求解非線性問題的求解策略，包括材料非線性和接觸非線性。
預期結果的手工計算：我們將使用我們的力學直覺和數學模型知識來預測 Ansys 的預期解決方案。 我們將密切關注為獲得解析解而必須做出的其他假設。
數學模型
在這里，查看控制方程，我們必須評估通過將材料和接觸非線性添加到模型中會發生什么。
展開 心血管擴張一般abaqus分析較多，但是相對workbench，有較高的學習成本，如果僅是簡單學習需要，workbench具有上手快，操作簡單，精度也較高的優點。
通過本案例的學習，您將獲得：
workbench中支架網格的劃分；
血管壁與支架的接觸設置；
支架及血管柱面坐標系的建立和使用；
完整的案列模型資料和細節設置；
注：本案例采用ansys/workbench2021,低版本的同學可聯系我，重新發送低版本或者免費指導；
qq:1722844984(云盤文件永久有效)
多材料3D打印水凝膠復合材料三維結構
通過該技術制備的具有藥物緩釋功能的水凝膠-形狀記憶高分子（SMP）心血管支架如圖3所示。3D打印的形狀記憶高分子材料使得心血管支架在體溫37℃環境下能夠自動展開撐開硬化、狹窄的心血管，而嵌入的水凝膠材料則使其具備了藥物緩釋功能。
圖3. 3D打印的具有藥物緩釋功能的形狀記憶心血管支架
該技術還可用于多功能軟體驅動器的快速一體化成型。如圖4所示，通過多材料3D打印離子導電水凝膠與光敏彈性體可將應變傳感功能賦予軟體驅動器，實現軟體機器人的驅動-傳感快速一體化成型。
圖4. 3D打印的具有應力傳感功能的軟體驅動器
該項研究拓寬了水凝膠-高分子材料復合結構成型方法和能力，在開發新型多功能軟體器件方面具有較大應用潛力。
以上相關成果發表在Science Advances上，并被雜志封面重點報道，DOI: 10.1126/sciadv.aba4261。南方科技大學為本論文第一單位，南方科技大學、西北工業大學和浙江大學為本文共同通訊單位。該項研究得到廣東省重點領域研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。
文章鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/7/2/eaba4261
展開 小組提交的題目是心血管支架移植手術仿真系統的設計與應用，這是筆者平時在閱讀文獻時發現的一個方向，其實筆者的專業和這個心血管植入方向絲毫不搭邊，初步進行了一些嘗試，借著這次大賽的機會完善了相應的分析平臺，具體的計算模擬分析是基于ANSYS的參數化建模分析手段，筆者在程序命令流中進行模塊化處理，各個模塊都給出了非常詳細的注釋。詳細程序命令流已貼在后文，有需要的可以后臺私信作者獲取。
具體主要是搭建了心血管支架植入的仿真平臺，對不同材料、不同形狀的心血管，以及多種支架的設計及植入等做了一定的分析，具體可以看文后
貼出的答辯PPT。
其實小隊的最初的構想是可以做一個軟件界面，奈何沒有隊友是計算機出身，目前的想法或者我們所能實現的手段只能是將現有的基于ANSYS命令流的計算平臺移植到基于Matlab的GUI界面中，若有那位大佬有軟件開發的經驗，可否授小弟以漁。
在這里把本次大賽的參賽作品開源，是希望有小伙伴對此感興趣，可以將其發揚廣大，對其進行完善，因為筆者自知目前這個計算平臺，還是有非常多需要完善和簡化使用的優化處理，畢竟0代作品嘛，或者有專門做此方向的小伙伴，可以進一步做的更為學術更為嚴謹，做一篇文章應該還是不成問題的。
本次大賽由清華大學材料學院實驗教學中心主辦，安世亞太科技股份有限公司和清華大學材料學院學生科協協辦，旨在增強同學們對虛擬仿真的興趣，鼓勵學生將虛擬仿真技術和自身專業知識相結合，提高融合創新能力，給學生在虛擬仿真領域提供創作機會和創作空間。
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優化連接器、密封件等關鍵部件的耐久性設計
通過在上述行業的深度應用，MARC已幫助全球企業將物理試驗成本平均降低40-60%，產品開發周期縮短30-50%。
一、CFD在心血管系統中的應用
計算流體力學（CFD）在心血管系統中的應用是其在醫學領域中最成熟、最深入的方向之一。它通過數值模擬血液流動的動力學特征如，流速、壓力、剪切應力等，結合患者的影像數據重建個性化血管模型，為理解心血管疾病的發病機制、優化診療方案提供了量化依據。以下是其核心應用場景及解決的問題：
1、動脈粥樣硬化的機制研究與風險預測
動脈粥樣硬化是冠心病、腦梗死等疾病的核心病因
一、CFD在心血管系統中的應用
計算流體力學（CFD）在心血管系統中的應用是其在醫學領域中最成熟、最深入的方向之一。它通過數值模擬血液流動的動力學特征如，流速、壓力、剪切應力等，結合患者的影像數據重建個性化血管模型，為理解心血管疾病的發病機制、優化診療方案提供了量化依據。以下是其核心應用場景及解決的問題：
1、動脈粥樣硬化的機制研究與風險預測
動脈粥樣硬化是冠心病、腦梗死等疾病的核心病因
本案例為COMSOL模擬堵塞血管支架流動、堵塞血管超彈性動脈壁支架擴張過程、擴張變形動脈壁的血液流動。
主要對支架擴張前后，血液流動分析，針對擴張前進行堵塞血管的流固耦合模擬和支架擴張后血管的流固耦合分析，收費內容包含四個文件，分別為堵塞血管的層流模擬文件、堵塞血管的支架擴張過程模擬文件、對擴張后的模型進行導出并重新劃分網格并對其血液流動進行模擬，三個仿真模擬文件（包含結果）和PPT。
柔順性是各類支架臨床應用的關鍵特征之一，決定了支架適應血管的能力。如果柔順性不足，在植入彎曲血管時，支架容易扭曲，引起并發癥。相反，良好的柔 順性使擴張支架能夠跟隨血管的輪廓，減少支架血管界面處的變形。因此，柔順性 的提高將擴大支架在血管解剖形態上的廣泛應用。如果擴張的支架由于缺乏柔順性而不能很好地適應動脈，則可能導致內漏。因此，提高支架的柔順性也可以增強密封效果，最大限度地減少內漏等并發癥風險
1 問題描述
球囊血管成形術是一種程序，其中球囊導管裝載有凹陷的支架，并通過心血管系統到達患病的冠狀動脈。 一旦就位，球囊就會膨脹到預定的直徑，從而使球囊和支架迅速膨脹。 球囊將支架向外推，破碎并向外推動斑塊沉積物，并為血液流向缺乏營養的壁掃清道路。 這種擴張也會導致金屬支架塑性變形，提供一個桁架系統來保持動脈暢通。
使用平均血壓收縮動脈，并在支架和動脈壁之間建立接觸
建模：
心血管支架建模包含三個部分：支架建模，動脈壁和斑塊建模，支架-斑塊接觸建模。
支架建模
創建支架的線模型，并使用BEAM189單元劃分網格
為了簡化模型和計算效率，使用梁單元比使用實體單元更好。支架裝配體直徑3.5mm，長15mm，并有8個冠，用于制造支架的金屬線的截面為圓形，外直徑為0.1mm。
現已有血管模型和支架模型，血管支架植入需要輸送裝置將其輸送到病變部位，abaqus怎么設置可以讓支架按照指定路徑移動到指定位置，模擬支架的輸送過程？謝謝各位大佬指教！！
來源：iCAETube
Abaqus對基于面的接觸建模，提供了兩種方法:
通用接觸:允許通過單個交互定義模型的多個或所有區域之間的接觸，可以相互作用的表面包括接觸域，并可以跨越模型的許多不連通區域。
接觸對：描述兩個表面之間的接觸，需要更加仔細定義接觸，必須定義每一種可能的接觸對相互作用；對所涉及的表面類型有許多限制。
▲ 通用接觸 和 接觸對
通用接觸算法：
ABAQUS-醫療器械-三翼球囊折疊與血管支架壓握擴張仿真
