血管支架結構彎曲仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-27
血管支架結構彎曲仿真的實例教程
部件結構圖如下：
超彈性圓柱血管
鎳鈦合金支架
裝配體剖面圖
材料參數我都有，具體要求就是將血管中兩個截面分別耦合到兩個參考點RP1和RP2，然后在兩個參考點各施加0.4rad的角弧度（方向相反），使整個模型發生彎曲
結果圖類似如下
目前支架類仿真常見的一般為簡化的仿真過程。在產品開發過程中，我們時常簡化省略掉支架植入血管這一過程，原因在于該仿真過程接觸復雜，操作步驟多而困難，而支架置入血管的仿真過程又通常為檢驗支架柔順性能的重要步驟，所以一個完整的仿真設計過程需要加入支架植入。此外，真實血管內壁與支架的接觸作用同樣很重要。在該視頻教程中，加入了通過逆向工程生成的真實血管模型，也考慮了支架的置入過程。
視頻的主要內容為NiTi自擴張支架置入動脈瘤彎曲血管仿真的全過程，通過學習可以了解到以下幾點：
1、掌握支架壓握擴張的仿真內容；
2、支架輸送進彎曲血管的詳細方法；
3、支架類仿真的先進方法；
3、Abaqus仿真的操作過程，包括網格劃分，接觸屬性，邊界條件的設置；
4、NiTi超彈性材料的設置；
5、六階多項式血管材料的設置；
6、支架類仿真不收斂，失效的問題解答；
該仿真實例教程通過PPT講解與實操相結合的方式進行，PPT主要從四個方面著手，a、模型介紹與網格劃分；b、材料屬性與分析步；c、相互作用與邊界條件；d、重點注意部分。
部分結果展示：
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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 人工支架是治療冠心病的一種常用方法。人工支架可以增加流向心臟的血液流動，但也會帶來并發癥，因為患者心臟周圍的動脈具有不規則的解剖結構。自膨脹式支架是人工支架的一種，它能夠貼合血管，并隨著血管的變化而變化。
由于形狀記憶合金在經歷相變后會“記住”其原始形狀，因此它們能夠自我膨脹。自膨脹式支架不是被制造成卷曲狀態，而是先被制造成稍大于血管直徑，然后在低溫下被卷曲并限制為較小的直徑，直到到達輸送位置。移除限制后，支架將展開并可以恢復到血管直徑尺寸。
本案例模擬了由形狀記憶合金制成的動脈支架的卷曲變形過程。仿真結果如圖所示：
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展開 徑向支撐力是評價自擴張血管植入支架的固定有效性的重要項目之一，如果僅通過打樣測試的方法則費時費力費銀子，采用有限元的方法可以快速評估不同支架結構（波數、波高、絲徑、波峰谷弧度等）的徑向支撐力。
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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。
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
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
人工支架是治療冠心病的一種常用方法。人工支架可以增加流向心臟的血液流動，但也會帶來并發癥，因為患者心臟周圍的動脈具有不規則的解剖結構。自膨脹式支架是人工支架的一種，它能夠貼合血管，并隨著血管的變化而變化。
由于形狀記憶合金在經歷相變后會“記住”其原始形狀，因此它們能夠自我膨脹。自膨脹式支架不是被制造成卷曲狀態，而是先被制造成稍大于血管直徑，然后在低溫下被卷曲并限制為較小的直徑，直到到達輸送位置
目前支架類仿真常見的一般為簡化的仿真過程。在產品開發過程中，我們時常簡化省略掉支架植入血管這一過程，原因在于該仿真過程接觸復雜，操作步驟多而困難，而支架置入血管的仿真過程又通常為檢驗支架柔順性能的重要步驟，所以一個完整的仿真設計過程需要加入支架植入。此外，真實血管內壁與支架的接觸作用同樣很重要。在該視頻教程中，加入了通過逆向工程生成的真實血管模型，也考慮了支架的置入過程。
視頻的主要內容為
部件結構圖如下：
超彈性圓柱血管
鎳鈦合金支架
裝配體剖面圖
材料參數我都有，具體要求就是將血管中兩個截面分別耦合到兩個參考點RP1和RP2，然后在兩個參考點各施加0.4rad的角弧度（方向相反），使整個模型發生彎曲
結果圖類似如下
徑向支撐力是評價自擴張血管植入支架的固定有效性的重要項目之一，如果僅通過打樣測試的方法則費時費力費銀子，采用有限元的方法可以快速評估不同支架結構（波數、波高、絲徑、波峰谷弧度等）的徑向支撐力。
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醫療器械對產品的安全和穩定性要求非常嚴格，依據《YY/T 0663.2-2016血管支架》耐久性是一項最重要的需要嚴格評估的物理性能。但是通過測試驗證的周期非常耗時燒錢，疲勞測試需要累計振動3.8億次，一般至少也要耗時數月。如果在研發初期引入有限元方法對支架結構進行優化分析，可以減少不必要的疲勞測試大大降低研發投入縮短產品驗證的周期。另外在疲勞測試時也不可能對所有規格全部進行疲勞測試，依據《YY
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