長(zhǎng)方形四葉無(wú)支架心包二尖瓣有限元應(yīng)力分析.pdf

1、對(duì)長(zhǎng)方形無(wú)支架四葉心包二尖瓣進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，參照前期研究的梯形瓣、橢圓形瓣應(yīng)力分布，評(píng)價(jià)長(zhǎng)方形瓣膜的力學(xué)性能。 方法：按照仿生原則，簡(jiǎn)化瓣膜設(shè)計(jì)，采用牛心包材料，縫制成無(wú)支架長(zhǎng)方形四葉二尖瓣，瓣口呈長(zhǎng)寬比近似3：2，前、后瓣葉或兩側(cè)瓣葉延續(xù)了橢圓形瓣的對(duì)稱理念，為大小形態(tài)對(duì)稱，相連腱索長(zhǎng)度相等的設(shè)計(jì)：兩側(cè)瓣葉與前后瓣葉對(duì)合均勻、嚴(yán)密。根據(jù)瓣膜的幾何形態(tài)及心包組織材料特性，將心瓣和血流作為耦合系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，建立模擬長(zhǎng)方形

2、瓣膜開(kāi)放與關(guān)閉的有限元?jiǎng)討B(tài)模型，應(yīng)用有限元軟件 ANSYS分析長(zhǎng)方形瓣膜四個(gè)瓣葉的應(yīng)力分布，所獲結(jié)果與前期研究的體外流體動(dòng)力學(xué)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行校正。分析中采用八節(jié)點(diǎn)曲線薄殼單元并充分考慮大應(yīng)變和瓣葉閉合過(guò)程中的接觸。在瓣膜開(kāi)啟狀態(tài)下，以前期研究體外脈動(dòng)流儀測(cè)得的長(zhǎng)方形瓣膜平均跨瓣壓差5.86 mmHg作為瓣膜開(kāi)啟狀態(tài)下的面載荷：在瓣膜關(guān)閉狀態(tài)下取峰值跨瓣壓差120mmHg為面載荷：應(yīng)用Newton-Raphson方法求解有限元方程，計(jì)算在開(kāi)

3、啟和關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，各瓣葉的第一應(yīng)力和第二應(yīng)力及萊維一米澤斯應(yīng)力分布。 結(jié)果 1、有限元方法計(jì)算的長(zhǎng)方形瓣膜四個(gè)瓣葉變形形態(tài)和體外流體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的瓣膜實(shí)際變形十分相近。 2、長(zhǎng)方形瓣膜開(kāi)啟時(shí)，四個(gè)瓣葉大部分區(qū)域應(yīng)力水平在0.080～0.450Mpa之間，其前后瓣葉基部與瓣環(huán)連接處出現(xiàn)應(yīng)力增高，達(dá)0.789Mpa，最大應(yīng)力為0.903Mpa，出現(xiàn)在瓣葉交界縫合處。四個(gè)瓣葉大部分區(qū)域第二應(yīng)力水平在0.005～0.167 Mpa

4、之間。前后瓣葉最大應(yīng)力為0.946Mpa，出現(xiàn)在與側(cè)瓣葉交界縫合處。萊維一米澤斯應(yīng)力分布均勻，前后瓣葉和兩側(cè)瓣葉大部分區(qū)域應(yīng)力水平在0.110～0.440Mpa之間，最大應(yīng)力為0.980Mpa，出現(xiàn)在其前后瓣葉與側(cè)瓣葉交界縫合處。 3、長(zhǎng)方形瓣膜關(guān)閉時(shí)，前后瓣葉大部分區(qū)域的第一主應(yīng)力水平在1.200～2.410Mpa之間，最大應(yīng)力為3.060 Mpa，出現(xiàn)在瓣環(huán)縫合區(qū)附近：兩側(cè)瓣葉大部分區(qū)域的第一主應(yīng)力水平在0.591～1.20

5、0Mpa之間，最大應(yīng)力為1.809Mpa，出現(xiàn)在瓣葉游離緣。瓣葉大部分區(qū)域的第二主應(yīng)力水平在0.051～0.514 Mpa之間，前后瓣葉最大應(yīng)力為1.650 Mpa，出現(xiàn)在瓣葉基部：兩側(cè)瓣葉大部分區(qū)域的第二應(yīng)力水平在0.015～0.245 Mpa之間，最大應(yīng)力為1.482 Mpa，也出現(xiàn)在瓣葉基部與瓣環(huán)縫合連接區(qū)附近。萊維一米澤斯應(yīng)力分布較均勻，前、后及側(cè)瓣葉大部分區(qū)域的應(yīng)力水平在0.520～1.060 Mpa之間，最大應(yīng)力為3.700