摘 要

激光雕刻型胆管支架是目前应用于介入性治疗的产品之一，支架以镍钛合金为材料，能够利用其记忆合金的特性，通过植入人体在体温下膨胀来达到支撑病变管道来治疗疾病。本文利用有限元模型分析软件ANSYS模拟了支架制作过程之一的扩张过程以及对支架径向刚度进行分析。

为此，本文首先对胆管支架的应用、发展及其设计制作进行阐述。其次对支架扩张过程进行模拟，分析扩张过程所产生的应力变化。研究发现，多次扩张过程中，相同径向位移所产生的最大应力不断减小。通过对支架模型施加不同压力，查看支架的变形量，再通过支架径向刚度的计算公式完成支架径向刚度的分析，端部和中部的变形并不完全相同，模型会产生类似梭形的的变形。

本文利用ANSYS软件对激光雕刻型胆管支架相关力学性能有限元分析，为支架的设计与制作以及径向刚度检测提供参考。

关键词：胆管；扩张；径向刚度；有限元分析

Laser engraving type of bile duct stent expansion behavior and radial stiffness analysis

ABSTRACT

Laser carved bile duct stent is one of the products used in interventional therapy . It is made of nitinol . By advantage of the characteristics of the memory alloy , it achieved by implantation in the human body under the temperature expansion to support lesions pipeline to cure disease . This article uses the limited element model analysis software “ANSYS” to simulate the stent expansion in the making process and analyze the stent radial stiffness.

To this end, this paper describes the application and development of bile duct stent and its design and production . Secondly, it simulates the process of stent expansion and analysis the expansion process of stress change . Study found that many times in the process of expansion, the same radial displacement produced by the maximum stress decreases continuously . By different pressure model of stents, it views the bracket deformation and analysis the stent radial stiffness . Deformation of the end and the middle are not identical, the model will produce similar fusiform deformation.

This paperto supports the reference of the design and manufacture of biliary stents as well as the radial stiffness testing by using ANSYS finite element analysis software for laser engraving type bile duct stent.

Key words：biliary stent；expansion；radial stiffness；finiteelement analysis

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1 课题研究背景 - 1 -

1.1.1支架应用的起源及发展 - 1 -

1.1.2国内外研究现状及发展方向 - 2 -

1.2胆管简介及生理作用 - 2 -

1.2.1胆管简介 - 2 -

1.2.2胆管的生理作用 - 3 -

1.3胆管支架的应用与简介 - 4 -

1.3.1胆管支架的适应症 - 4 -

1.3.2胆管支架的分类 - 4 -

1.3.3胆管支架的植入途径 - 6 -

1.3.5胆管支架的并发症 - 6 -

1.4激光雕刻镍钛合金胆管支架的设计与加工 - 7 -

1.4.1支架的设计 - 7 -

1.4.2支架的加工 - 7 -

2胆管支架的扩张有限元分析 - 10 -

2.1有限元模型的建立 - 10 -

2.1.1支架几何模型的创建 - 10 -

2.1.2支架模型的网格划分 - 11 -

2.1.3支架模型的材料属性设定 - 12 -

2.1.4边界条件设置 - 14 -

2.2胆管支架的扩张行为分析过程及结果 - 14 -

3 胆管支架的径向刚度分析 - 24 -

3.1胆管支架径向刚度的测试 - 24 -

3.2 胆管支架的径向刚度的有限元分析 - 25 -

3.2.1支架模型的网格划分 - 25 -

3.2.2支架模型材料属性的定义 - 26 -

3.2.3边界条件设置 - 26 -

3.2.4表面效应单元简介 - 27 -

3.2.5径向刚度分析结果 - 27 -

结 论 - 33 -

致 谢 - 34 -

参考文献 - 35 -

1 绪论

本章主要介绍课题研究背景，支架应用的起源，支架的分类、支架产品的设计与生产以及国内外研究现状，并主要介绍本此研究的目的所在。

1.1课题研究背景

伴随着经济的迅速发展，健康已经成为人们日益看重的问题。人体的胆道系统具有分泌、储藏和输送胆汁的作用，对胆汁进入十二指肠有重要的调节作用，而由多种恶性肿瘤所致的恶性胆道阻塞会导致人体的正常生理功能无法工作，将胆管支架置入狭窄或阻塞部位成为目前治疗此类疾病的首选。以镍钛合金为材料辅以激光雕刻技术制成的胆管支架是主要用于良恶性胆管阻塞的治疗，治疗效果极佳，但在生产和设计方面的不足还会导致支架在治疗过程长期处于人体中时出现移位和再狭窄等问题的可能。通过研究支架的扩张和径向刚度，希望支架的力学性能能得到更好地改善。

1.1.1支架应用的起源及发展