血管支架仿真的案例
零基礎(chǔ)如何通過仿真評估血管支架疲勞壽命 ￥19
醫(yī)療器械對產(chǎn)品的安全和穩(wěn)定性要求非常嚴(yán)格，依據(jù)《YY/T 0663.2-2016血管支架》耐久性是一項(xiàng)最重要的需要嚴(yán)格評估的物理性能。但是通過測試驗(yàn)證的周期非常耗時(shí)燒錢，疲勞測試需要累計(jì)振動3.8億次，一般至少也要耗時(shí)數(shù)月。如果在研發(fā)初期引入有限元方法對支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，可以減少不必要的疲勞測試大大降低研發(fā)投入縮短產(chǎn)品驗(yàn)證的周期。另外在疲勞測試時(shí)也不可能對所有規(guī)格全部進(jìn)行疲勞測試，依據(jù)《YY/T 0808-2010血管支架體外脈動耐久性標(biāo)準(zhǔn)測試方法》5.2和5.4要求，在規(guī)格選擇上需要充分說明選擇的依據(jù)，而有限元方法是一種非常高效的理論分析依據(jù)。
假如你只是一個(gè)普通的研發(fā)工程師而公司又沒有仿真工程師，你對材料力學(xué)、彈性力學(xué)、有限元等學(xué)科不甚了解，那么該如何完成上述工作呢？下面為你介紹整個(gè)血管支架的疲勞仿真流程，以及血管支架記憶合金的材料特性。
鎳鈦合金材料模型
用于評價(jià)疲勞壽命的Goodman曲線
stent.zip
1.軟件安裝
本項(xiàng)目使用ansys Workbench19.2完成，具體軟件包文件和安裝方法可以添加微信號Destiny_123D尋求獲得并免費(fèi)安裝指導(dǎo)。
展開 ABAQUS--醫(yī)療器械-NiTi自擴(kuò)張支架置入動脈瘤彎曲血管仿真
目前支架類仿真常見的一般為簡化的仿真過程。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，我們時(shí)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(fù)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(yàn)支架柔順性能的重要步驟，所以一個(gè)完整的仿真設(shè)計(jì)過程需要加入支架植入。此外，真實(shí)血管內(nèi)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(shí)血管模型，也考慮了支架的置入過程。
視頻的主要內(nèi)容為NiTi自擴(kuò)張支架置入動脈瘤彎曲血管仿真的全過程，通過學(xué)習(xí)可以了解到以下幾點(diǎn)：
1、掌握支架壓握擴(kuò)張的仿真內(nèi)容；
2、支架輸送進(jìn)彎曲血管的詳細(xì)方法；
3、支架類仿真的先進(jìn)方法；
3、Abaqus仿真的操作過程，包括網(wǎng)格劃分，接觸屬性，邊界條件的設(shè)置；
4、NiTi超彈性材料的設(shè)置；
5、六階多項(xiàng)式血管材料的設(shè)置；
6、支架類仿真不收斂，失效的問題解答；
該仿真實(shí)例教程通過PPT講解與實(shí)操相結(jié)合的方式進(jìn)行，PPT主要從四個(gè)方面著手，a、模型介紹與網(wǎng)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(diǎn)注意部分。
部分結(jié)果展示：
歡迎關(guān)注公眾號： iCAE
self-expand-insert.pdf
展開 血管支架卷曲仿真模型
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(fā)癥，因?yàn)榛颊咝呐K周圍的動脈具有不規(guī)則的解剖結(jié)構(gòu)。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(jīng)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(tài)，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(dá)輸送位置。移除限制后，支架將展開并可以恢復(fù)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(jié)果如圖所示：
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展開 ANSYS-WB_心血管支架仿真案例 ￥10
1 問題描述
球囊血管成形術(shù)是一種程序，其中球囊導(dǎo)管裝載有凹陷的支架，并通過心血管系統(tǒng)到達(dá)患病的冠狀動脈。 一旦就位，球囊就會膨脹到預(yù)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(yǎng)的壁掃清道路。 這種擴(kuò)張也會導(dǎo)致金屬支架塑性變形，提供一個(gè)桁架系統(tǒng)來保持動脈暢通。
FEA 能夠識別冠狀動脈支架的一些機(jī)械特性，而這些特性使用傳統(tǒng)的機(jī)械測試可能不容易獲得。 美國食品和藥物管理局 (FDA) 認(rèn)可 FEA 的強(qiáng)大功能，并建議設(shè)備提交需要將模擬作為驗(yàn)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(yīng)力和殘余應(yīng)力等數(shù)據(jù)。
探索了由于球囊充氣而膨脹球囊支架組件而發(fā)生的機(jī)械響應(yīng)，然后是球囊放氣。 這些步驟導(dǎo)致成功部署冠狀動脈支架。 本報(bào)告的最終結(jié)果包括支架的詳細(xì) FEA，它反映了 FDA 概述的真實(shí)世界提交數(shù)據(jù)，并研究了反沖百分比、最大應(yīng)力的關(guān)鍵位置、這些關(guān)鍵位置的應(yīng)力大小，以及塑性變形引起的殘余應(yīng)力 .
為本教程生成的模型是一個(gè)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(shè)計(jì)。
2 預(yù)分析
在預(yù)分析步驟中，我們將審查以下內(nèi)容：
數(shù)學(xué)模型：我們將研究控制方程 + 邊界條件以及包含在這個(gè)復(fù)雜的非線性數(shù)學(xué)模型中的假設(shè)。
Ansys 中的數(shù)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(yù)期結(jié)果的手工計(jì)算：我們將使用我們的力學(xué)直覺和數(shù)學(xué)模型知識來預(yù)測 Ansys 的預(yù)期解決方案。 我們將密切關(guān)注為獲得解析解而必須做出的其他假設(shè)。
數(shù)學(xué)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(fā)生什么。
展開 
覆膜支架植入血管仿真分析
柔順性是各類支架臨床應(yīng)用的關(guān)鍵特征之一，決定了支架適應(yīng)血管的能力。如果柔順性不足，在植入彎曲血管時(shí)，支架容易扭曲，引起并發(fā)癥。相反，良好的柔 順性使擴(kuò)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(kuò)大支架在血管解剖形態(tài)上的廣泛應(yīng)用。如果擴(kuò)張的支架由于缺乏柔順性而不能很好地適應(yīng)動脈，則可能導(dǎo)致內(nèi)漏。因此，提高支架的柔順性也可以增強(qiáng)密封效果，最大限度地減少內(nèi)漏等并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)血管彎曲半徑越小，且彎曲夾角越小時(shí)，對支架的柔順性要求也越高，也更加容易在支架端部出現(xiàn)鳥嘴現(xiàn)象。即彎曲端部內(nèi)側(cè)支架與血管間存在空隙不能形成有效的密封，而主動脈弓處的血管半徑與血管彎曲角度都是對支架柔順性極具挑戰(zhàn)的一處血管，在臨床中“鳥嘴”現(xiàn)象對術(shù)后病人的恢復(fù)會存在巨大影響，同時(shí)則增加內(nèi)漏的風(fēng)險(xiǎn)。通過提高支架的柔順性，可大幅度減小發(fā)生“鳥嘴”構(gòu)型的概率。
通過有限元能夠獲得支架植入后血管的形態(tài)和應(yīng)力應(yīng)變分布，得到相應(yīng)的力學(xué)信息。
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展開 COMSOL模擬堵塞血管支架流動、堵塞血管超彈性動脈壁支架擴(kuò)張過程、擴(kuò)張變形動脈壁的血液流動。 ￥224
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(kuò)張過程、擴(kuò)張變形動脈壁的血液流動。
主要對支架擴(kuò)張前后，血液流動分析，針對擴(kuò)張前進(jìn)行堵塞血管的流固耦合模擬和支架擴(kuò)張后血管的流固耦合分析，收費(fèi)內(nèi)容包含四個(gè)文件，分別為堵塞血管的層流模擬文件、堵塞血管的支架擴(kuò)張過程模擬文件、對擴(kuò)張后的模型進(jìn)行導(dǎo)出并重新劃分網(wǎng)格并對其血液流動進(jìn)行模擬，三個(gè)仿真模擬文件（包含結(jié)果）和PPT。
注：本案例和另一視頻課程內(nèi)容一樣。
圖一付費(fèi)案列
圖二 支架擴(kuò)張后的血液流動分析
圖三 支架擴(kuò)張前的血液流動分析
圖四 支架擴(kuò)張及血管壁變形情況
編輯
圖五 支架及血管網(wǎng)格劃分
展開 血管支架強(qiáng)度/剛度有限元仿真-（1）
介紹：藥物置于氣囊中，達(dá)到指定位置后藥物釋放，膨脹撐起支架，致使支架發(fā)生塑性變形，氣囊釋放完后回縮。支架但由于塑性形變的產(chǎn)生，自身撐起血管，使血管直徑變大，即可達(dá)到使血液更好流通的目的。
1 仿真計(jì)算流程
本次仿真計(jì)算流程如下：
（1）依據(jù)所提供參數(shù)，建立各部件的三維模型（于CATIA中完成）；
（2）完成各部件的網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行裝配（于HYPERMESH中完成）；
（3）保存各部件的INP文件，導(dǎo)入ABAQUS中進(jìn)行有限元分析；
（4）獲取有限元分析結(jié)果，并對所得數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行后處理；
（5）完成報(bào)告的撰寫。
2有限元模型的建立
2.1血管支架有限元模型的建立
血管支架二維模型簡圖如圖2-1所示。
圖2-1 血管支架三維模型簡圖
圖中參數(shù)說明如下：
Rstent=0.75；Lstent=8.0；hc=0.9；dH=2π*Rstent/Ny (Ny=12)；P1=0.25 P2=0.5；Wstrut=0.1；Tstrut=0.1 (也就是大S形狀矩形截面的長寬，小S形狀的為Wstrut一半，Tstrut一樣大)
按照以上參數(shù)在CATIA中建立支架模型，如圖2-2所示。由于模型為軸對稱模型，因此建模時(shí)只需要建立一部分，劃分網(wǎng)格后通過鏡像、對稱等操作即可獲得整個(gè)支架完整的有限元模型，網(wǎng)格劃分在HYPERMESH中完成，如圖2-3.
圖2-2 血管支架實(shí)體模型
圖2-3 血管支架有限元模型
模型全部為六面體單元，單元類型為C3D8R，共計(jì)99390個(gè)單元，130176個(gè)節(jié)點(diǎn)。
2.2氣囊有限元模型的建立
氣囊三維模型參數(shù)為，長度為10mm，直徑為1.6mm，厚度為0.02mm。
展開 通過仿真快速評估血管支架的徑向支撐力 ￥6
徑向支撐力是評價(jià)自擴(kuò)張血管植入支架的固定有效性的重要項(xiàng)目之一，如果僅通過打樣測試的方法則費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)銀子，采用有限元的方法可以快速評估不同支架結(jié)構(gòu)（波數(shù)、波高、絲徑、波峰谷弧度等）的徑向支撐力。
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Abaqus血管支架仿真 附ABAQUS基礎(chǔ)教程與實(shí)例詳解劉展下載
該方法適用于具有多個(gè)組件和復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的模型(如支架)，其更容易定義接觸模型，尤其是對支架的自接觸定義。
▲ 通用接觸定義
接觸屬性：
非默認(rèn)的接觸域和屬性可以用來增強(qiáng)接觸建模，接觸屬性包括：接觸的Pressure-overclosure關(guān)系、摩擦、接觸阻尼。
默認(rèn)的接觸屬性值為：硬“Hard”接觸 Pressure-overclosure關(guān)系，在節(jié)點(diǎn)接觸前沒有接觸壓力，一旦建立接觸點(diǎn)，接觸壓力無限，在Abaqus/Standard中，可以使用“軟”接觸 (在Abaqus/顯式中不可用)；沒有摩擦；沒有接觸阻尼。
雖然需要全局接觸屬性，但可以分配單個(gè)屬性來定義接觸pressure-overclosure關(guān)系、摩擦和接觸阻尼。
▲ 接觸屬性賦予分配
接觸域：
使用成對的接觸域(而不是所有外部)設(shè)置，能夠減少接觸搜索。
▲ 膨脹步驟中，只包括支架的內(nèi)表面和膨脹工具的外表面之間的接觸
在分析中，成對兩兩域可以修改，刪除不活動的交互，并添加新的交互（僅在Abaqus/顯式中可用）
▲
收縮步驟，包括支架的外表面與收縮工具的內(nèi)表面之間的接觸
許多情況，從接觸域中排除表面比指定包含的表面更為方便。
▲ 在收縮步中，排除與膨脹工具外表面的接觸
接觸初始化（僅在Abaqus/Standard可用）：
通用接觸的默認(rèn)行為，是調(diào)整較小的初始干涉，無應(yīng)變產(chǎn)生，可用把其當(dāng)作干涉配合。
展開 有償做一個(gè)血管支架結(jié)構(gòu)彎曲仿真，價(jià)格可議
部件結(jié)構(gòu)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(shù)我都有，具體要求就是將血管中兩個(gè)截面分別耦合到兩個(gè)參考點(diǎn)RP1和RP2，然后在兩個(gè)參考點(diǎn)各施加0.4rad的角弧度（方向相反），使整個(gè)模型發(fā)生彎曲
結(jié)果圖類似如下
ABAQUS-醫(yī)療器械-三翼球囊折疊與血管支架壓握擴(kuò)張仿真
ABAQUS-醫(yī)療器械-三翼球囊折疊與血管支架壓握擴(kuò)張仿真
workbench心血管支架接觸擴(kuò)張分析 ￥88
心血管擴(kuò)張一般abaqus分析較多，但是相對workbench，有較高的學(xué)習(xí)成本，如果僅是簡單學(xué)習(xí)需要，workbench具有上手快，操作簡單，精度也較高的優(yōu)點(diǎn)。
通過本案例的學(xué)習(xí)，您將獲得：
workbench中支架網(wǎng)格的劃分；
血管壁與支架的接觸設(shè)置；
支架及血管柱面坐標(biāo)系的建立和使用；
完整的案列模型資料和細(xì)節(jié)設(shè)置；
注：本案例采用ansys/workbench2021,低版本的同學(xué)可聯(lián)系我，重新發(fā)送低版本或者免費(fèi)指導(dǎo)；
qq:1722844984(云盤文件永久有效)
abaqus怎么模擬血管支架的輸送過程？
現(xiàn)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(shè)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！！
血管支架人造皮膚都可3D打印
國工程院院士、被譽(yù)為中國3D打印之父的盧秉恒在近日舉行的第三屆中德智能制造產(chǎn)業(yè)化合作峰會上透露，目前血管支架、人造皮膚甚至人工肝臟、人工心臟都可3D打印。
3D打印技術(shù)和智能制造密切相關(guān)，并支持智能制造快速開發(fā)和個(gè)性化設(shè)計(jì)。在盧秉恒看來，3D打印還帶來產(chǎn)品裝備的顛覆性變革，例如GE公司利用3D技術(shù)打印飛機(jī)發(fā)動機(jī)噴油器，提高燃油效率15%，發(fā)動機(jī)前進(jìn)了一代；利用3D技術(shù)打印汽車，2萬個(gè)零件可以集成為40個(gè)，6天即可打印完成且減重三分之一。
在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印技術(shù)更是應(yīng)用廣泛。專家介紹，3D打印機(jī)的原理和噴墨打印機(jī)類似，材料從噴嘴噴出，層層疊覆，最終形成一個(gè)三維物體。2013年，美國專家就嘗試使用3D打印技術(shù)打印人耳。英國赫瑞瓦特大學(xué)也和一家干細(xì)胞技術(shù)公司合作，首次將3D打印拓展到人類胚胎干細(xì)胞范圍。
在我國，盧秉恒團(tuán)隊(duì)此前已成功利用羊、兔等動物試驗(yàn)，打印“活體骨頭”——使用可降解材料做支架，附著干細(xì)胞生長因子。當(dāng)這種“活體骨頭”植入動物體內(nèi)后，可降解材料逐漸降解，然后長出骨細(xì)胞，成為真正的活體器官。
“3D打印人體器官，目前又向前推進(jìn)了一大步，”盧秉恒介紹，目前，他的研究團(tuán)隊(duì)已和相關(guān)醫(yī)院合作，利用3D打印技術(shù)打印可降解的血管支架。人造心臟瓣膜的3D打印也已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。此外，人造皮膚的3D打印試驗(yàn)也已完成，不過下一步還要攻克人造皮膚的神經(jīng)系統(tǒng)難題。
在盧秉恒看來，3D打印技術(shù)主要滿足個(gè)性化的精準(zhǔn)醫(yī)療，例如醫(yī)療模型制造、導(dǎo)航模板、齒科、骨科內(nèi)植物、靶向治療等。“西安交大和昆明一家醫(yī)院合作研發(fā)了脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板，有效解決了模板的高精度、低成本難題。”此外，人工肝臟、人工心臟的3D打印技術(shù)也在持續(xù)攻關(guān)中。
隨著3D打印技術(shù)逐漸成熟，3D打印制造工廠還有望搬到外太空。
展開 基于abaqus的血管支架有限元模擬分析
血管支架是一種薄壁管狀結(jié)構(gòu)，利用其可擴(kuò)張的特性，借以支撐血管狹窄部位來治療冠狀動脈。
本文利用creo3.0 繪制了血管支架及相關(guān)模型，并利用abaqus仿真分析了某型號血管支架植入人體過程中的準(zhǔn)靜態(tài)受力分析。對血管支架的研究設(shè)計(jì)以及血管支架的醫(yī)學(xué)植入具有一定的理論指導(dǎo)意義。
一、模型的建立
血管支架治療的過程為：在植入前，將血管支架放在氣囊外側(cè)，并將其運(yùn)輸?shù)絼用}血管狹窄部位處。通過給氣囊充氣，致使血管支架支撐狹窄部位的血管壁。為了全面仿真某型號血管支架的植入過程，本文建立了氣囊、血管支架、血小板、血管四個(gè)物理模型。
1.1 氣囊
氣囊的圖形如下圖1所示。兩邊為半球，中間為圓柱。氣囊的初始直徑為1.4mm，厚度為0.02mm，長度為10mm。由于氣囊很薄，模型中使用薄膜單元。考慮到creo與abaqus 的連接關(guān)系，在abaqus中建立氣囊模型。
圖1 氣囊物理模型圖
1.2 血管支架
血管支架由主筋和連接筋組成。主筋的草繪圖形如下圖2所示，連接筋的示意圖如下圖3所示。
圖2 主筋的草繪示意圖
圖3 連接筋的草繪示意圖
為了使連接筋與主筋在連接處光滑過渡，在主筋和連接筋之間有一處很短的過渡的直筋。連接筋的曲線取x的五次多項(xiàng)式，函數(shù)如下式1所示。
函數(shù)f(x)需要滿足f(0)、f(p)、f(t)等于0；同時(shí)f’(0)=0, f’(t)=0。考慮到以上函數(shù)的條件，我們將函數(shù)表達(dá)式改為是式（2）所示
其中，p為使f(x)取最大值為p1。
模型首先通過在creo建立，并導(dǎo)入到abaqus中。相關(guān)的物理模型如下圖4所示。
圖4 血管支架的模型
1.3 血小板
血管壁內(nèi)部積累了一定數(shù)量的血小板。
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