血管支架的案例
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構，利用其可擴張的特性，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靜態受力分析。對血管支架的研究設計以及血管支架的醫學植入具有一定的理論指導意義。
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，并將其運輸到動脈血管狹窄部位處。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?？紤]到creo與abaqus 的連接關系，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的五次多項式，函數如下式1所示。
函數f(x)需要滿足f(0)、f(p)、f(t)等于0；同時f’(0)=0, f’(t)=0?？紤]到以上函數的條件，我們將函數表達式改為是式（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，并導入到abaqus中。相關的物理模型如下圖4所示。
圖4 血管支架的模型
1.3 血小板
血管壁內部積累了一定數量的血小板。
展開 零基礎如何通過仿真評估血管支架疲勞壽命 ￥19
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/T 0808-2010血管支架體外脈動耐久性標準測試方法》5.2和5.4要求，在規格選擇上需要充分說明選擇的依據，而有限元方法是一種非常高效的理論分析依據。
假如你只是一個普通的研發工程師而公司又沒有仿真工程師，你對材料力學、彈性力學、有限元等學科不甚了解，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
用于評價疲勞壽命的Goodman曲線
stent.zip
1.軟件安裝
本項目使用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尋求獲得并免費安裝指導。
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張過程、擴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。
注：本案例和另一視頻課程內容一樣。
圖一付費案列
圖二 支架擴張后的血液流動分析
圖三 支架擴張前的血液流動分析
圖四 支架擴張及血管壁變形情況
編輯
圖五 支架及血管網格劃分
展開 ：仿生形狀記憶支架促進人工血管三維內皮化
【引言】
據WHO統計，心血管疾病是目前全球致死率最高的疾病，每年因心血管疾病死亡的人數超過1750萬。目前，心血管疾病臨床治療有效方式之一是動脈搭橋術。但該治療方式嚴重依賴自體血管移植，且易誘發一系列并發癥，由此，心血管疾病治療仍面臨巨大挑戰。近年來，隨著新材料與組織工程的迅速發展，人工血管構建有望成為未來新的心血管疾病治療方式。然而，如何成功實現血管內皮化，避免植入后發生血栓性栓塞乃至失效，仍是人工血管構建的一大難題。
【成果簡介】
近日，中國科學院深圳先進技術研究院杜學敏副研究員及其研究團隊構建了一種可從二維到三維自卷曲閉合的仿生小口徑血管支架，并成功實現小口徑血管快速三維內皮化。相關研究成果以“Programmed shape-morphing scaffolds enabling facile 3D endothelialization”為題發表在材料領域權威期刊Advanced Functional Materials（IF: 12.12）上（Advanced Functional Materials, 2018, 1801027；DOI: 10.1002/adfm.201801027），論文第一作者為先進院趙啟龍博士，通訊作者為杜學敏副研究員。
【圖文導讀】
圖 1 平面薄膜支架在生理溫度（37 °C）觸發下，從臨時二維薄膜形態轉變為終態三維微管形狀
圖 2 微管支架形貌圖與力學分析（左），支架從臨時二維薄膜形態轉變為終態三維微管形狀及其生物相容性分析（右）
圖 3 血管內皮細胞三維培養和內皮化
【小結】
本文通過結合形狀記憶材料和靜電紡絲技術，成功設計并構建了一種具有雙層結構的新型仿生小口徑血管支架。
展開 
血管支架強度/剛度有限元仿真-（1）
介紹：藥物置于氣囊中，達到指定位置后藥物釋放，膨脹撐起支架，致使支架發生塑性變形，氣囊釋放完后回縮。支架但由于塑性形變的產生，自身撐起血管，使血管直徑變大，即可達到使血液更好流通的目的。
1 仿真計算流程
本次仿真計算流程如下：
（1）依據所提供參數，建立各部件的三維模型（于CATIA中完成）；
（2）完成各部件的網格劃分，并進行裝配（于HYPERMESH中完成）；
（3）保存各部件的INP文件，導入ABAQUS中進行有限元分析；
（4）獲取有限元分析結果，并對所得數據結果進行后處理；
（5）完成報告的撰寫。
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，因此建模時只需要建立一部分，劃分網格后通過鏡像、對稱等操作即可獲得整個支架完整的有限元模型，網格劃分在HYPERMESH中完成，如圖2-3.
圖2-2 血管支架實體模型
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99390個單元，130176個節點。
2.2氣囊有限元模型的建立
氣囊三維模型參數為，長度為10mm，直徑為1.6mm，厚度為0.02mm。
展開 3D打印PEEK血管外支架植入，西安唐都醫院助力飛行員重返藍天
2018年9月25日，南極熊從中國軍網獲悉，一名飛行員在唐都醫院完成胡桃夾綜合征外科手術，在為其個體化設計定制的3D打印PEEK血管外支架完成后，進行了目前最先進的機器人輔助腹腔鏡左腎靜脈3D打印PEEK血管外支架植入術。
“感謝唐都醫院給了我康復的希望，我唯有更加努力地飛行，來回報醫護人員對我的關心照顧”。日前，患有胡桃夾綜合征的飛行員李某，術后三個月到空軍軍醫大學唐都醫院復查，檢查結果顯示良好。
李某為海軍航空兵飛行員，體檢時發現尿蛋白++，經常感到疲勞乏力，對安全飛行造成影響。1年前行B超、CT、SPECT檢查以及左腎穿刺活檢，發現左側腎靜脈受壓明顯，左腎功能受損，診斷為胡桃夾綜合征，保守治療后癥狀未見明顯緩解。因常規外科手術風險及損傷較大，患者輾轉多地求醫，5月23日轉入唐都醫院作進一步治療。
目前，對于胡桃夾綜合征的外科治療主要有左腎靜脈下移-下腔靜脈端側吻合術、自體腎移植術、腸系膜上動脈切斷再植術、血管內支架介入治療等。這些手術方法有的創傷較大，甚至會造成極為嚴重的并發癥；有的手術效果不確切，容易復發。飛行員在飛行時速度快，機動性強，產生強大超重，若采用先前研發應用的鈦合金外支架，在高過載情況下可能因鈦合金比重較大，有支架移位甚至損傷的風險。經王禾、曹鐵生、薛軍輝等10余名教授組成的專家組反復研究討論，決定采用比重與人體軟組織相當、俗稱“人造骨”的PEEK材料，可經受重力過載、高腹壓等沖擊，防止飛行中急癥發生。5月31日，在為其個體化設計定制的3D打印PEEK血管外支架完成后，進行了目前最先進的機器人輔助腹腔鏡左腎靜脈3D打印PEEK血管外支架植入術，手術由經驗豐富的泌尿外科張波副主任主刀。術后7天，患者尿蛋白即消失。
展開 血管支架人造皮膚都可3D打印
國工程院院士、被譽為中國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業化合作峰會上透露，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打印技術和智能制造密切相關，并支持智能制造快速開發和個性化設計。在盧秉恒看來，3D打印還帶來產品裝備的顛覆性變革，例如GE公司利用3D技術打印飛機發動機噴油器，提高燃油效率15%，發動機前進了一代；利用3D技術打印汽車，2萬個零件可以集成為40個，6天即可打印完成且減重三分之一。
在精準醫療領域，3D打印技術更是應用廣泛。專家介紹，3D打印機的原理和噴墨打印機類似，材料從噴嘴噴出，層層疊覆，最終形成一個三維物體。2013年，美國專家就嘗試使用3D打印技術打印人耳。英國赫瑞瓦特大學也和一家干細胞技術公司合作，首次將3D打印拓展到人類胚胎干細胞范圍。
在我國，盧秉恒團隊此前已成功利用羊、兔等動物試驗，打印“活體骨頭”——使用可降解材料做支架，附著干細胞生長因子。當這種“活體骨頭”植入動物體內后，可降解材料逐漸降解，然后長出骨細胞，成為真正的活體器官。
“3D打印人體器官，目前又向前推進了一大步，”盧秉恒介紹，目前，他的研究團隊已和相關醫院合作，利用3D打印技術打印可降解的血管支架。人造心臟瓣膜的3D打印也已進入臨床試驗階段。此外，人造皮膚的3D打印試驗也已完成，不過下一步還要攻克人造皮膚的神經系統難題。
在盧秉恒看來，3D打印技術主要滿足個性化的精準醫療，例如醫療模型制造、導航模板、齒科、骨科內植物、靶向治療等?！拔靼步淮蠛屠ッ饕患裔t院合作研發了脊椎手術導航模板，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打印技術也在持續攻關中。
隨著3D打印技術逐漸成熟，3D打印制造工廠還有望搬到外太空。
展開 心血管支架移植模擬分析（ANSYS_APDL命令流）
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 abaqus怎么模擬血管支架的輸送過程？
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??！
覆膜支架植入血管仿真分析
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。當血管彎曲半徑越小，且彎曲夾角越小時，對支架的柔順性要求也越高，也更加容易在支架端部出現鳥嘴現象。即彎曲端部內側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的一處血管，在臨床中“鳥嘴”現象對術后病人的恢復會存在巨大影響，同時則增加內漏的風險。通過提高支架的柔順性，可大幅度減小發生“鳥嘴”構型的概率。
通過有限元能夠獲得支架植入后血管的形態和應力應變分布，得到相應的力學信息。
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展開 鎂合金血管支架的腐蝕本構模型在Abaqus中vumat子程序的實現
</p><p> 頸動脈狹窄是導致腦血管缺血的重要因素。頸動脈狹窄有多種治療手段，其中頸動脈支架植入術就是最有效的治療手段之一，患者需要通過手術將永久性血管支架放入病變定位置，可以顯著性延長患者壽命。然而，合金支架在血管內仍不可避免的遭受血液等介質的腐蝕作用，因此研究血管支架在血液內受腐蝕后的支撐性能在臨床上具有重要意義，而支撐性能的研究則與合金結果在血液環境中的腐蝕機理密切相關。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png" title="1.png" alt="1.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png?image_process=/format,webp/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/a684e8290f134033b472d5e26a02784b.png">
</div><p>二。
展開 
ABAQUS--醫療器械-NiTi自擴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：
歡迎關注公眾號： iCAE
self-expand-insert.pdf
展開 workbench心血管支架接觸擴張分析 ￥88
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)
研究揭示復合支架材料調控血管內皮重塑機制
為此，研究團隊設計并構建了一系列具有不同彈性片段和細胞黏附片段比例的納米纖維復合支架，支架的生物活性和力學性能等支架性能可有效調控。研究發現，具有高比例細胞黏附片段的復合支架在細胞培養初期可有效促進血管內皮細胞黏著斑的形成（圖2），由此介導細胞與支架間較強的相互作用，對于內皮化初期的血管內皮細胞附著具有重要意義，而支架的力學性能則會對血管內皮細胞間相互作用的形成產生重要影響。在適當的力學性能增強的復合支架表面，血管內皮細胞在初期細胞黏附較低的情況下，仍然可實現融合的血管內皮細胞單層的快速形成（圖3），在結構和性能上具有更高的穩定性，確保了支架用于構建人工血管的極大潛力。綜上，復合支架材料的生物活性在調控血管內皮重塑中起主導作用，而力學性能亦是影響血管內皮重塑過程中血管內皮細胞間聯結形成的重要因素。理想的人工血管材料需在滿足材料力學性能要求的前提下具備盡量優化的生物活性。
相關成果不僅為促進血管內皮重塑提供了優化的復合支架材料，并對基于復合材料的人工血管設計具有重要指導意義，將有望有效推進新型人工血管材料的研發。
來源：深圳先進技術研究院
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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