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柔順性是冠脈支架重要的力學性能之一，良好的柔順性能夠確保支架在導管系統(tǒng)的引導下順利地通過復雜曲折的血管路徑，最終到達心臟病變血管的狹窄位置，還能使膨脹后的支架與彎曲血管充分貼合，減小支架對血管壁的機械損傷。本文采用抗彎剛度的倒數(shù)來描述結構的柔順性，并針對３種具有非對稱結構的冠脈支架，利用有限元分析冠脈支架在平面純彎曲載荷作用下結構的抗彎剛度，進而研究聯(lián)接筋結構形式對支架縱向柔順性的影響。
將冠脈支架簡化為純彎曲變形的簡支梁結構。在支架的自由端截面中心處定義主控節(jié)點Ｅ、Ｆ，通過運動耦合約束將支架兩端端面節(jié)點的３個平動自由度和３個轉動自由度耦合到各自的主控節(jié)點上，在支架兩端的主控節(jié)點Ｅ、Ｆ上施加簡支梁的約束條件（如圖３所示），以確保自由端截面維持平面，并提供計算彎曲變形的轉角自由度及其對應的彎矩載荷。在主控節(jié)點Ｅ、Ｆ上施加彎矩Ｍ，彎矩通過靜力等效原則傳遞給支架端面的運動耦合節(jié)點集上，使支架繞ｘ軸發(fā)生彎曲變形。
當支架彎曲變形后的曲率足夠大時，結構的受壓區(qū)域會發(fā)生局部的相互接觸，而局部的自接觸將影響支架的抗彎剛度。為正確模擬接觸狀況，本文通過研究目標支架結構的設計特征并結合模擬試算，在所有可能發(fā)生自接觸的單元位置上均設置了接觸對，以確保彎曲變形的合理性。
在３種冠脈支架介入系統(tǒng)模型中，支架對直冠脈血管具有很好的順應性。對于彎曲冠脈血管，冠脈端部被支架完全撐直，血管內、外彎曲的曲率在支架的左端發(fā)生了嚴重的幾何奇異性（如圖所示）。冠脈在直血管段的應力分布比彎曲血管段均勻，并且在支架支撐體頂點附近的血管應力具有很高的應力梯度（如圖所示）。彎曲冠脈在支架左端處存在極高的應力集中區(qū)域，無論是球囊膨脹階段還是球囊卸載后，３種支架植入后的彎曲冠脈血管的最大應力均是直的冠脈血管的４～６倍。
冠脈支架的彎矩－轉角關系呈現(xiàn)３個階段，如圖所示，在起始階段，支架材料處于線彈性階段，彎矩－轉角呈線性關系；在中間階段，支架材料進入塑性強化階段，彎矩－轉角呈緩變單調增加關系；在陡變階段，支架自接觸行為進一步強化了結構的抗彎剛度，彎矩－轉角呈突然上升關系。冠脈支架結構的縱向柔順性對彎曲血管的整體應力分布具有顯著的影響，如圖所示，Ｃ型冠脈支架的抗彎剛度顯著高于Ｓ型、Ｎ型支架，Ｃ型支架的縱向柔順性最差，植入后所引起的血管整體應力水平最高；而Ｓ型、Ｎ型支架由于聯(lián)接筋結構的類似性，兩種支架的結構抗彎剛度比較接近，但是Ｓ型支架具有更好的縱向柔順性，植入后所引起的血管整體應力水平最低。
綜上，冠脈支架的縱向柔順性衡量了結構的整體彎曲柔度，支架結構的鏈接筋直接決定了縱向柔順性性能，但是，支架支撐體的局部塑性失穩(wěn)變形導致了冠脈血管的應力集中現(xiàn)象顯著。因此，冠脈支架的縱向柔順性和支撐體局部結構的失穩(wěn)是血管力學損傷的主要影響因素，優(yōu)化支撐體結構參數(shù)和聯(lián)接筋的拓撲結構將提高支架對彎曲血管的順應性。
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