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机械设计与制造2025年第12期:尿道阀的生物力学相容性仿真与模拟实验研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:洪泽正;李笑;肖远松;关婷;

单位:广东工业大学机电工程学院;中国人民解放军南部战区总医院;

摘要:针对尿道阀的生物力学相容性问题,提出以尿道组织压力作为判断生物力学相容性主要依据,基于QLV理论和LS-DYNA建立了尿道组织力学模型和尿道-尿道阀有限元模型,数值模拟了膀胱排空和充盈阶段尿道-尿道阀的应变和应力分布、尿液与尿道间的双向流固耦合作用,仿真分析了尿道中心高压区压力和尿道阀夹持力的变化规律及相关因素影响特性,依据相似理论导出相似准则并搭建了尿道阀生物力学相容性模拟实验平台,仿真与模拟实验研究了尿道阀的夹持力特性。结果表明:尿道阀密封性良好,能有效管理尿失禁;尿道非受压侧内壁、受压侧中心局部区域和尿液流入侧尿道闭合处内壁为高压区域和潜在高压区域;通过合理设置开口量、夹持长度和选择垫片材料,可将尿道压力值、尿道阀夹持力控制在所需范围内。所建立的模型可靠有效,能为尿道阀结构设计提供依据,也可为其他植入器件的设计提供指导。

关键词:尿道阀;;生物力学相容性;;有限元仿真;;QLV;;相似理论

基金资助:国家自然科学基金项目(52075101);; 广东省自然科学基金项目(2017A030313265);; 广州市科学研究计划项目(201904010184)