主动脉夹层是临床医学上一种病情凶险、发病突然、发展速度快、病死率高的心血管疾病。近年来,我国人民生活水平的提高,饮食习惯的变化,使得主动脉夹层的病例也出现了明显的增加趋势。覆膜支架的胸主腔内修复术是治疗B型主动脉夹层的有效手段。但支架的放置位置和支架结构对病患的影响在支架植入之前无法确定,只能凭医生的临床经验及手术过程中的观察和判断。由此可能会出现支架植入一段时间后血管再次撕裂、栓塞或狭窄。因此有必要根据病患血管特征开展术前支架植入模拟分析,利用模型重建和支架+血管+血流等多相耦合的有限元仿真方法,研究对覆膜支架治疗主动脉夹层手术后支架植入体对人体主动脉血管产生的影响。针对目前利用有限元法对主动脉夹层治疗的研究中存在的将血管三维模型结构过于简化、未充分考虑到血液流动对支架与血管之间的流固耦合等问题,本文基于真实病例的影像数据进行血管模型重建,利用有限元方法模拟覆膜支架在主动脉夹层中的植入和释放动态过程,探究支架与血流、血管之间的生物力学特征及其多相流固耦合关系。此外通过构建和模拟不同支撑体结构类型的支架在血管中进行相互作用的对比实验,得出其中最优的支架结构类型。本文的主要内容和结论如下:1.总结和提出一种适用于主动脉夹层术前评估的有限元仿真流程研究方法,其方法分为三个阶段,第一阶段:构建有限元仿真模型。基于真实的Stanford B型主动脉夹层患者的CT医学影像数据,利用医学图像处理软件对主动脉夹层血管模型进行提取重建与优化,同时根据血管模型情况利用三维设计软件设计和构建不同波峰数(5峰、6峰和8峰)结构支撑体的覆膜支架模型,最后将模型进行网格划分;第二阶段:支架在血管内植入与扩张有限元仿真。利用有限元分析软件对三种结构的支撑体模型进行力学性能仿真以及其覆膜支架在主动脉夹层血管中的植入和释放有限元仿真;第三阶段:多相流固耦合有限元仿真。通过提取第二阶段中得到的有限元仿真结果模型,进一步进行支架、血液和血管之间的多相流固耦合作用进行分析。2.在压握状态下,支撑体的等效应力及弹性应变主要发生在结构的弯角处。覆膜支架进行植入后,则血管壁的等效应力主要分布于与支架进行接触的区域。此外在支架植入后,受假腔挤压的血管真腔被重新撑开,血管真腔截面积较支架植入前得到了明显增大(60.01%～65.53%)。在支架、血管及血流的多相流固耦合分析中,在支架植入前,血管真腔内的血液流速最高达到1.585m/s,假腔入口处流速最高达到1.809m/s,在支架植入后,血管真腔中的血液流速降低到了1.125m/s～1.238m/s。同时由于流速变化,真腔内的壁面压强最大值由支架植入前为1853Pa提高到了支架植入后的2021Pa～2165Pa。此外真腔血管壁的等效应力也有了明显降低,对比三种支架植入后的血管模型的流固耦合分析结果,8峰型支架血管在目标观测区域的血液流速要低于其他两者,且更接近人体正常血液流速,同时由于流速更低壁面压强也较其他两种峰型支架血管要高,而在血液与支架的流固耦合作用分析中,支架的等效应力主要集中分布于结构中与血液正面相对的区域,8峰型支架的等效应力要低于5峰和6峰型支架,使得8峰型支架在血管内拥有更好的固定性,对比三种支撑体结构的支架对模拟实验的结果影响,波峰结构数越多的支架对血管截面的改善效果越好,血管的应力分布更均匀。在流固耦合模拟中,波峰数越多的支架对血管真腔内的血液流速改善作用越大。3.有限元仿真的结果表明,在主动脉夹层的覆膜支架植入治疗过程中,血管植入支架后主要的受力位于与支架直接接触的区域。覆膜支架扩张到位,可有效封堵假腔并重新撑开真腔,血管内的血液流速和血管壁压显著降低。而对比5峰、6峰和8峰等三种不通波峰数结构的覆膜支架的有限元仿真结果可以得出,8峰型支架在对血管的流速及血管壁应力方面的改善要更为优秀。