医用可降解支架管混合建模与性能智能优化

基本信息
批准号:61903078
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘肖燕
学科分类:
依托单位:东华大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
数据与机理融合多模型
结项摘要

The main role of the degradable stent tube in the human ureter is support and drainage. After completing its support and drainage mission, it can be completely degraded in the human body and excreted with urine. The degradable stent tube can overcome many complications caused by indwelling stent tube indwelling. It is currently a research hotspot of medical stent tubes. The ideal degradable stent tube should have controlled degradation, good mechanical properties and biocompatibility. In order to obtain a degradable medical stent tube with ideal mechanical properties and controllable degradation, the project aims to achieve the following objectives:.1) Considering the preparation materials and preparation process, we could construct a mechanism model for the preparation of degradable medical stent tubes, and using intelligent algorithms to solve the optimal process parameters under specific conditions..2) Based on the original test data, we could discuss the influence of the structure and different components on the mechanical properties of the stent tube and construct the tensile and compressor model. we could introduce an intelligent algorithm to solve the optimal textile parameters based on the reference deviation, which can provide the theoretical support for the design of the stent tube with ideal mechanical properties..3) Based on the degradation time and the size of the degradation products, and referring to the actual test data of in vitro degradation, we could construct the degradation prediction model of the medical stent tube. It is expected that the mechanical model parameters can be reversely adjusted through the degradation requirements to provide technical guidance for production design.

可降解支架管在人体输尿管内的主要作用是支撑和引流,在完成支撑和引流后可完全降解,随尿液排出体外,可以克服不可降解支架管留置引起的诸多并发症,手术过程简单微创,大大减轻病人痛苦,是目前支架管的研究热点,临床医学迫切需求性能优良的可降解支架管应用于病患,但是已有可降解支架管都存在一定的缺陷和问题,理想的可降解支架管应该具有可控降解性、良好的力学性质和生物相容性。为得到具有理想性能的可降解支架管,本项目拟实现以下目标:.1)综合考虑材料和制备工艺,构建可降解医用支架管制备机理模型,运用智能算法求解在特定条件下的最优化工艺参数。.2)构建拉伸和压缩机理模型,引入智能算法以求解基于参考偏差意义下的最优参数为得到理想性能支架管提供理论支撑。.3)基于降解时间及降解产物大小等要求,并参考体外降解实际测试数据,构建降解预测模型,预期通过降解要求可反向调整力学模型参数,为生产设计提供技术指导。

项目摘要

可降解的输尿管支架管由于其在传统支架管引流作用的基础上避免了二次手术给患者带来的进一步损伤的优良品质而备受关注,由于在使用支架管的过程中不可避免地会对支架管进行挤压和拉伸,因此支架管的力学性能有较高要求,为了能在完成引流任务后顺利降解排至体外,我们在制备支架管的过程中,通过对可降解材料物理测试等实验,选择 PGA 和 PGLA 两种材料制成双组分可降解输尿管支架管。输尿管的关键性力学性能指标是轴向拉伸和径向压缩,目前主要靠人工实验测试,为了改善现有单纯靠织造输尿管并进行力学性能测试耗时耗力耗材工作量比较大且成本高的研究现状,本项目首先对双组分可降解输尿管支架管的拉伸和压缩过程进行了机理模型的建立和分析,并使用改进后的粒子群、灰狼算法、鲸鱼优化算法对模型进行了寻优,逐步提升模型精度并寻找到了一组使模型有最优配比的参数。使机理模型精度更高。为了更直观具体的模拟支架管的压缩和拉伸过程,得到支架管每个点的受力大小及受力分布云图,选择有限元建模的方法来更好地分析支架管的力学性能,并通过不同结构参数的对比试验探究该结构参数的变化对支架管压缩性能的影响。项目大大改善了目前输尿管力学性能研究单纯靠人工实验测试的现状,为输尿管力学性能研究开拓新的领域。项目发表SCI论文4篇,会议论文3篇,发明专利4项,培养硕士研究生4名,已毕业2名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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