3.2.6　有限元仿真

临床上覆膜支架植入血管时需将其压握到配套的输送鞘并运送至病变位置，然后将输送鞘撤离，使支架凭借镍钛合金的超弹性恢复其原始尺寸，进而与血管壁发生相互作用，依靠其径向力和顶端的金属裸支架将其固定在主动脉中［10］。覆膜支架释放过程的仿真用到的模块有主动脉夹层血管、支架环、覆膜、压握圆柱、弯曲圆柱和弯曲引线。释放过程分为三个步骤：

（1）压握。即在压握壳的外表面施加一个径向力，将支架置入弯曲圆柱内，此过程是将支架缓慢压握到弯曲圆柱内，为准静态过程。

（2）弯曲。即将存放在弯曲圆柱内的覆膜支架送至患者血管病变位置，弯曲过程中弯曲圆柱随弯曲引线的变形而变形，也是准静态过程。

（3）释放。即撤掉弯曲圆柱与覆膜支架的接触，使覆膜支架依靠其材料特性自行膨胀并与血管壁相互作用，设置接触属性时，目标血管内表面和覆膜支架外表面定义为摩擦接触，摩擦因数自定义为0.2［11］，支架内表面与覆膜外表面为绑定，以保证在模拟过程中支架与覆膜之间不会发生相对移动。覆膜支架的有限元释放过程如图3-7所示。

对于有限元仿真，一般是计算网格划分得越密则计算精度会越高，但相应的计算成本就会越高，因此首先检验计算结果对网格的依赖性。(https://www.daowen.com)

研究利用有限元分析软件Abaqus来模拟Valiant覆膜支架治疗主动脉夹层的过程。动力分析有限元求解方法可归类为显式算法和隐式算法［12］，显式算法基本假定为：在一微小时间段内，模型任意点速度、加速度为常数。Abaqus软件Explicit模块应用中心差分法对运动方程进行显式时间积分。隐式算法含义为：t+Δt状态不仅与t时刻状态有关，且与t+Δt时刻某些量有关。Abaqus软件Standard应用Hilber-Hughes-Taylor隐式算法、Newton-Raphson迭代法进行动力方程求解［13］。Rebelo等发现无条件稳定隐式算法比较适合小规模二维问题，而在解决三维复杂问题时存在一些困难，显式算法对后者更稳定有效［14］。

图3-7　覆膜支架的有限元释放过程

本研究中Abaqus求解采用显示算法，数值仿真中选定最优计算时长为12 s。在第（3）步中，因为覆膜支架是瞬时释放，故释放为动态过程。整个模拟过程中，在全局坐标系下对血管两端口及其侧支进行固定，使环境接近体内真实情况。