计算机辅助生物心脏瓣膜造型设计

依据心脏解剖学和薄膜理论,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方法.在薄膜应力分析的基础上参考3种瓣叶参考型面,运用Pro/E软件分别创建符合空间几何方程的圆球面、圆柱面和旋转抛物面;然后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.通过有限元方法对应力分布分析显示:其结果与理论分析一致,即球面型瓣叶力学性能优于柱面型、抛物面型瓣叶.该结果为生物瓣膜的设计、制作提供了坚实的理论基础.

生物瓣膜应力的数值模拟

应用有限元方法分析了瓣架的材料特性、瓣叶的材料特性和瓣叶的钙化等因素对瓣叶的应力分布的影响。分析结果表明 :采用全弹性材料的瓣架将改善瓣叶的应力分布 ,最大应力区域将远离接缝部位 ;将生物瓣瓣叶材料简化为拟线弹性材料时 ,对瓣叶最大主应力等值线的分布影响不大 ,计算结果在一定范围内存在差异 ;当瓣叶出现钙化时 ,钙化点及其周围产生应力集中 ,促进钙化的进一步加剧。