肺动脉栓塞是致死率较高的疾病,随着现代介入治疗技术的发展,在人体内植入腔静脉滤器是一种有效预防方法。腔静脉滤器可以过滤深静脉脱落的血栓从而避免肺动脉栓塞的发生,在肺动脉栓塞预防中发挥着重要作用。在使用腔静脉滤器预防和治疗肺动脉栓塞问题的研究中,腔静脉滤器的各种力学性能、过滤性能、效果等难以在临床中实时监控预测,而滤器性能低下可能引起各种并发症,甚至导致肺动脉栓塞进而危及患者生命。为了预测不同腔静脉滤器在不同血栓直径和血栓体积分数下的过滤效果,构建五种结构不同的腔静脉滤器模型,分别利用有限元法和计算流体力学方法进行力学性能和血流动力学数值模拟,对比分析不同腔静脉滤器的变形行为、支撑性能以及不同血栓参数条件下的血流动力学性能、流固耦合性能和过滤血栓性能。本研究应用Solidworks软件进行三维实体建模,通过Hypermesh进行网格划分及处理,应用Abaqus软件进行变形行为、支撑性能分析,分别应用Fluent和Ansys Workbench软件进行血流动力学和流固耦合分析。研究结果如下:1)五种滤器在压握过程中,最大弹性应变均小于临界值,表明不会发生裂纹或断裂失效;支撑性能分析结果显示,TE滤器的支撑性能相对最好。2)滤器结构、血栓直径和血栓体积分数对血流动力学、流固耦合性能和过滤血栓性能具有显著的影响。相对而言,TE滤器的过滤血栓效果最好,其次是AN滤器,再次是GT滤器,AN滤器与GT滤器的过滤效果相差不明显。3)滤器的血流动力学性能和流固耦合性能是由血栓直径、血栓体积分数和滤器结构综合影响的结果。AN滤器靠近中心位置的过滤杆捕捉血栓性能较好;GF滤器的S形弧弯过滤血栓效果较好;GT滤器八条花瓣形滤杆弧度较大的拐角处和其与四条长杆的交汇处过滤血栓效果较好。研究结果表明,临床中根据血栓直径和血栓体积分数来确定应采取何种滤器结构非常关键,仿真结果对腔静脉滤器的结构设计、结构优化以及临床选型奠定了理论基础。