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CS无支架四叶心包二尖瓣设计优化与有限元应力研究

         
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目的优化CS元支架四叶心包二尖辩设计,有限元分析辩叶应力.方法按照仿生原则,设计新型无支架四叶二尖瓣,根据辩膜几何形态及牛心包组织材料特性,建立模拟新型辩膜启闭的有限元动态模型,应用有限元软件ANSYS,采用八节点曲线薄壳单元并充分考虑大应变和辩叶闭合过程中的接触.以体外脉动流仪测得瓣膜平均跨瓣压差作为面载荷,应用Newton-Raphson方法求解有限元方程,计算在开启和关闭状态时,各瓣叶的应力分布.结果有限元计算的辩膜变形和实际变形十分接近.辩膜关闭时,大部分区域第一主应力为0.22～0.70Mpa,主辩叶最大应力为1.64 Mpa,出现在辩叶基部与辩环连接区;侧辩叶最大应力为1.17Mpa,出现在瓣叶游离缘;大部分区域第二主应力为0.15～0.34Mpa,主辩叶最大应力为0.54Mpa,出现在辩叶基部.瓣膜开启时,主、侧辩叶最大应力为0.58 Mpa,出现在辩叶交界缝合处.新型辩膜四个辩叶应力分布较原型瓣均匀.结论采用有限元模型计算瓣膜变形与应力分布方法合理;新型辩应力分布较均匀,有益于防止辩叶撕裂和减少钙化,从而延长心包二尖瓣的寿命.

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