基于创新设计理论研究.doc

基于创新设计理论研究 心脏瓣膜相当于心脏的阀门，在心脏的泵血循环中起着及其重要的作用。但是由于瓣膜炎症或瓣膜先天发育畸形，会导致瓣膜狭窄或瓣膜关闭不全等各种心脏瓣膜疾病，瓣膜的病变会使心脏超负荷工作，严重时导致心脏功能衰竭，危及生命。对于瓣膜病变严重的患者，进行瓣膜置换手术是唯一有效的手段。 机械心脏瓣膜是由金属材料制成的一种人工瓣膜，因其具有较好的耐久性而被大量应用于瓣膜置换手术。但目前国内外所使用的机械双叶瓣有其固有缺陷，一是植入人体后血液中的凝血成分流经瓣膜时易沉积形成血栓，二是跨瓣压差较大。迄今为止，依然没有完全理想的机械心脏瓣膜研制成功。 目前，机械三叶瓣的研究越来越引起各国学者的重视。结构上它更接近天然主动脉瓣。相对双叶瓣，具有更好的中心血流和流体力学特性。随着计算机模拟测试手段的发展，计算流体动力学的进步，对机械心脏瓣膜的研究进入了新的阶段。资料表明，国外三叶瓣的研究开发已开始进入实用化阶段，而国内的研究还比较落后，研究开发出新型的机械三叶心脏瓣膜，已迫在眉睫。 本文在借鉴国内外各种人工机械瓣膜的研究基础上，首次将创新设计理论与方法应用于人工心脏瓣膜的结构设计，在此基础上，进一步对三叶机械瓣膜材料进行研究选择、以及瓣膜极限强度校核、血流动力学分析。论文的主要研究工作如下： （1）研究人工机械心脏瓣膜国内外发展现状，结合瓣膜结构设计特点，探讨将创新设计理论与方法应用于心脏瓣膜结构设计的可行性，提出了基于TRIZ的人工机械心脏瓣膜设计方案。 （2）分析瓣膜结构设计中的系统矛盾，利用分离原理与矛盾冲突矩阵，寻求最优的发明原理进行人工三叶心脏瓣膜结构优化设计。 （3）按照人工心脏瓣膜国标准-2008的要求，结合计算流体动力学，在SolidWorks Flow Simulation中建立瓣膜流体分析数学模型，对模型进行定常流血流动力学分析，测试瓣膜在不同开口角度下的跨瓣压差，验证瓣膜工作的可靠性。同时对瓣膜进行了静态泄漏测试。 （4）使用有限元分析方法，分析瓣叶启闭过程中最大受力位置，对此位置进行有限元强度校核，验证瓣膜工作的安全性。 （5）将SolidWorks Flow Simulation对瓣膜测试得到的血流动力学分析参数导入SolidWorks Simulation，对瓣膜进行了模拟极限工作状态下的有限元分析。 关键词：创新；三叶瓣；血流动力学分析；跨瓣压差  Research on Trileaflet Mechanical Heart Valve based on innovative design theory Major Mechanical Manufacturing and Automation Postgraduate Liu Yunfeng Supervisor LuoYang The heart valve is just like the valve of heart, which plays important role in the pumping cycle of the heart . However, the stenosis or regurgitation of valve and other valvular heart diseases will happen due to the inflammation or congenital malformations of valve, and so the disease of valve would lead to overloaded heart, even heart failure, which life-threatening. For patients with the severe disease of valve, doing the replacement surgery of valve is the only effective means. Mechanical heart valve an artificial valve which made of metal material, and it has been used in the valve replacement surgery because of its better durability. But currently used Mechanical bileaflet valve has its own inherent defects at home and abroad, one is the formation of thrombus easily after the implantation of valve w