文档介绍：山东大学
硕士学位论文
基于计算机辅助工业设计的生物瓣膜造型优化设计
姓名:郝利青
申请学位级别:硕士
专业:设计艺术学
指导教师:袁泉
20090512
曼量皇曼皇曼曼曼曼曼曼一一摘要司司寺事事鼍瓣膜置换手术是挽救心脏瓣膜疾病患者生命的有效手段,自世纪年代以来人工心脏瓣膜被越来越多地用于治疗心脏瓣膜疾病。随着人体心脏瓣膜流场理论和生物材料理论研究的不断深入,围绕人工生物瓣膜抗血栓、防钙化、大幅度提高使用寿命展开的计算机辅助心瓣造型设计理论与技术的研究以及瓣架加工的计算机辅助模具设计表现出广阔的前景。本文依据心脏解剖学,以接近或达到人体天然心瓣的性能为目的,将传统设计理论与现代设计方法相结合,提出构建人工生物心脏瓣膜参数化模型的新方法。以采集临床心瓣动态参数为基础,通过对人体心瓣自然形态的分析导引出人工生物瓣膜的基本雏形,构建生物瓣膜参数化设计平台,运用参数化软件疎分别创建符合空间几何方程的旋转抛物面、圆球面、圆柱面和椭球面,随之依次与其对应的倒圆锥面相交确定边界线和重要点的空间位置,得到一系列较为精确的尺寸参数,建立瓣叶参数化模型,并利用有限元软件对各构型瓣叶参有限元分析是目前心瓣应力计算普遍采用的方法,是人工心脏瓣膜抗疲劳、防钙化设计的关键步骤。而有限元软件自身存在着建模功能薄弱的缺点,计算机辅助心瓣造型设计的引入为人工生物瓣膜的参数化造型提供了极大的方便,并在保证建模效果的前提下进一步提高了各参数的准确性。人工心瓣的计算机辅助设计为生物瓣膜的有限元分析创造了条件,同时又能够根据有限元分析结果评测计算机辅助设计造型的优劣性,进而选择一种优化的生物瓣膜瓣型。文中对不同构型、不同厚度以及不同材料特性等系列瓣叶参数化模型进行了分析,并在有限元分析结果的指导下,通过比较各构型瓣叶应力分布情况发现:以椭球型面为基本构型瓣叶的第一主应力峰值低于其他型面瓣叶第一主应力峰值且椭球型面瓣叶较其他型面瓣叶应力分布较为均匀合理。因此论文采用椭球面作为生物瓣膜瓣叶的基本构型并用于生物瓣膜瓣架模具的设计、制作。生物瓣膜瓣架模具设计是以生物瓣膜力学性能分析结果为依据并对生物瓣膜瓣架展开算法详细讨论而展开的。并应用计算机辅助模具设计模块化思想完成了数的变化进行了应力分析。;
关键词生物瓣膜;;参数化模型;有限元分析;辅助模具设计生物瓣膜支架的模具设汁,为生物瓣膜瓣架的精密成型与加工奠定了良好的基础。山东大学硕十学位论文
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论≥作者签名:蛐日期:羔靼历一纱原创性声明关于学位论文使用授权的声明究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研的法律责任由本人承担。本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑论文作者签名:导师签名:期:日
,就意味着一个生命结束。人体心脏瓣膜一旦发生病变就会危及生命。治疗心脏瓣膜病的方法主要有药物治疗和手术换瓣,其中手术换瓣可以从根本上解决病态瓣膜的结构和功能异常的问题,因此可以很好地改善病人的生活质量,换瓣手术也因此成为瓣膜性心脏病病人和医生最有信心和最愿意接受的治疗方法。人工心瓣主要有机械瓣与生物瓣两类。所谓机械瓣是以流体动力学为依据,在生理学及医学上模拟天然心瓣的一种机械装置。机械瓣场的流型接近于人体心脏瓣膜的中心流型,跨瓣压差、湍流剪应力较低,应用前景是广阔的。但是机械瓣的血栓栓塞率要比生物瓣高许多,并且病人在植入机械瓣膜后需作终生抗凝治疗。因此从最新资料来看,生物瓣的使用正呈逐年上升趋势,应用比重也越来越大生物瓣主要利用猪主动脉瓣或牛心包作为瓣叶组织材料,经过化学处理后制成的一种人工心脏瓣膜。就目前应用的两大类人工心脏瓣膜机械瓣和生物瓣而言,生物瓣因模拟人体瓣膜的力学特性,具有优越的血流动力学性能、无需终身抗凝、血栓栓塞发生率低等特点,从而避免了抗凝相关并发症的发生,提高了病人的生活质量。同时具有抗感染力强以及术后不易发生感染性心内膜炎等优良特性而在临床心脏外科得到了广泛的应用。目前,在全世界范围内,心脏瓣膜置换应用生物瓣占%,在欧洲占%,南美洲占%,美国占%,日本占%,中国不到ィ但北京阜外心血管病医院近年已达到%训。迄