人工心脏瓣膜支架的设计

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1、摘要R弓舯l摘要为了寻找一种理想的人工心脏瓣膜，科研工作者一直致力于研究能与人体自然心瓣相似的人工心脏瓣膜。Ross二尖瓣手术由于其无需抗凝、良好的血液相容性以及潜在的生长能力使之成为一种较为理想的手术。本文在总结和发展前人成果的基础上设计了一种应用于Ross二尖瓣手术的人工心脏瓣膜支架。论文首先运用Autocad初步设计出支架的两种结构造型，系列化以后输出设计图纸，并利用三维软件Pro／E完成造型设计。为了确定人工心脏瓣膜工作时的受力情况，作者还分析了自然心脏瓣膜在工作时的血流动力学性能特征，把血流经过自然心瓣时的特征与经过人工心脏瓣膜时的特征作了比较。晟后，应用著

2、名的有限元分析软件ANSYS对人工心脏瓣膜支架进行建模，讨论了支架的受力情况，并运行ANSYS软件对其进行了力学强度分析。结果表明：瓣叶由于血液的压力产生的变形与应力在它与心脏瓣膜支架后顶点连接处为最大。而当支架受到瓣叶传递的最大作用力时，支架上将出现一个疲劳区域，此处在长期的心血循环中，将会产生疲劳破坏。在本次设计中，人工心脏瓣膜支架的材料采用NiTi形状记忆合金，这是因为NiTi合金具有优秀的生物力学性能和生物相容性。本文是人工心脏瓣膜设计工作的有益尝试，其中采用的有限元分析等方法也是该领域的发展所趋。希望这些工作能对未来人工心脏瓣膜的研究工作有所帮助。关键词：人

3、工心脏瓣膜，有限元法，ANSYS，受力分析，Ross二尖瓣手术IIABSTRACT●———————————————————，————_——————-—_____-_●—_————●——_—————————————一一Inordertofindapotentiallyreliableartificialheartvalve，manyresearchershadconcentratedtheirstudiesonthedevelopmentofprosthesissimilarinshapetothenaturalvalve．TheadvantagesoftheRoss—

4、mitralprocedure，whichincludefreedomanticoagulation，improvedhemodynamicperformanceandprobablegrowthpotential，makeitpossibleforaperfectreplacement．Wedesignedakindofartificialheartvalve’sbracketwhichwasusedinRoss—mitralprocedureinthispaper．Firstly,afterathoroughcomparison，twotypesofthearti

5、ficialheartvalve’sbracketwereserialdesignedbyusingAutocadsoftware，thenthesolidmodelwasalsodesignedbyusingPro／E．Inordertohaveagoodunderstandofthestressconditionoftheartificialheartvalve’sbracket，wealsodiscussedthehemodynamicoftheartificialheartvalvebycomparingwiththehemodynamicofthenatur

6、eheartvalve．Finally,thisthesisanalyzesthemechanicalpropertiesofthebracketoftheartificialbracketby3D—FEA．theadvancedtheoreticalmechanicalanalyticmethod．WiththefamousFEAsoftwareANSYS．thefiniteelementmodeloftheartificialheartvalvewasbuiltaccordingtoitscharactersandworkconditions．Severalkin

7、dsoftheoriesonstressandstrainarediscussed。andthenbyusingANSYS，theresultsofstressonstrainofthebracketaregot．Theresultindicatedthatthemostseveredistortionandstresswasplacedatthetopiointbetweenthe1eafletsandthebracketwhenthebloodpressurelevelsacrossthevalve．ThusitwilIcausethefatig