計算機(jī)輔助生物瓣膜參數(shù)化造型設(shè)計與有限元分析.pdf

1、對心臟瓣膜疾病患者進(jìn)行瓣膜置換手術(shù)是挽救病人生命的有效手段。面對有關(guān)人工心瓣瓣型設(shè)計、流場理論、啟閉機(jī)理研究、湍流射流效應(yīng)、生物材料等理論研究的不斷深入，圍繞人工生物瓣膜抗血栓、防鈣化、大幅度提高使用壽命展開的計算機(jī)輔助心瓣造型設(shè)計理論與技術(shù)的研究表現(xiàn)出廣闊的前景。 本文依據(jù)心臟解剖學(xué)、薄膜殼體理論，以接近或達(dá)到人體天然心瓣的性能為目的，將傳統(tǒng)設(shè)計理論與現(xiàn)代設(shè)計方法相結(jié)合，提出構(gòu)建人工生物心臟瓣膜參數(shù)化模型的新方法。以采集臨床心

2、瓣動態(tài)參數(shù)為基礎(chǔ)，通過對人體心瓣自然形態(tài)的分析導(dǎo)引出人工生物瓣膜的基本雛形，構(gòu)建生物瓣膜參數(shù)化設(shè)計平臺，在薄膜應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上參考四種瓣葉參考型面，運(yùn)用CAID參數(shù)化軟件Pro/E分別創(chuàng)建符合空間幾何方程的圓柱面、圓球面、旋轉(zhuǎn)拋物面和橢球面，隨之依次與其對應(yīng)的倒圓錐面相交確定邊界線和重要點的空間位置，得到一系列較為精確的尺寸參數(shù)，建立瓣葉參數(shù)化模型，并利用有限元軟件ANSYS對各構(gòu)型瓣葉參數(shù)的變化進(jìn)行了應(yīng)力分析。 有限元分析是目

3、前心瓣應(yīng)力計算普遍采用的方法，是人工心臟瓣膜抗疲勞、防鈣化設(shè)計的關(guān)鍵步驟。而有限元軟件自身存在著建模功能薄弱的不足，計算機(jī)輔助心瓣造型設(shè)計的引入為人工生物瓣膜的參數(shù)化造型提供了極大的方便，并在保證建模效果的前提下進(jìn)一步提高了各參數(shù)的準(zhǔn)確性。人工心瓣的計算機(jī)輔助設(shè)計為生物瓣膜的有限元分析和動態(tài)模擬創(chuàng)造了條件，同時又能夠根據(jù)有限元分析結(jié)果評測計算機(jī)輔助設(shè)計造型的優(yōu)劣性，進(jìn)而選擇一種優(yōu)化的生物瓣膜瓣型。文中對不同構(gòu)型、不同厚度、不同傾角以及不