二、有限元建模关键技术

1. 几何模型构建

• 钙化斑块参数化建模
  基于IVUS/OCT数据设定三维模型特征：

  参数类型	取值范围	典型设置示例
  钙化弧度	90°-360°（文献2、7）	180°（靶病变）
  钙化厚度	0.2-0.6mm（文献2、5）	0.3mm（浅层钙化）
  钙化长度	2-10mm（文献2、6）	4mm（局灶性病变）

• 采用分层结构：外层纤维帽（各向异性）+钙化核心（脆性材料）

• 棘突球囊结构建模
  参考TRADENT海神戟设计（文献3）：
  • 螺旋式镍钛棘突丝：直径0.1mm，螺距0.5mm，预弯曲角度15°
  • 球囊材料：尼龙12（弹性模量2.1GPa，泊松比0.4）

2. 材料本构模型

• 钙化斑块脆性断裂模型
  使用Johnson-Holmquist (JH-2) 准则（文献2）：\sigma_f = A \cdot (1 + C \cdot \ln \dot{\varepsilon}^*) \cdot (1 - T^*)^mσf=A⋅(1+C⋅lnε˙∗)⋅(1−T∗)m
  • 参数：A=50MPa，C=0.005，m=1.5（钙化斑块实验标定值）
• 棘突丝超弹性行为
  镍钛合金采用Auricchio模型（文献3）：
  • 奥氏体弹性模量：75GPa
  • 马氏体弹性模量：45GPa
  • 相变应变：6%

3. 边界条件与载荷设置

• 扩张过程模拟

  加载阶段	控制参数	目标条件
  球囊充压	压力0-12atm（文献1、5）	直径扩张至标称值±10%
  棘突嵌入	接触摩擦系数0.1（文献8）	斑块裂缝深度≥0.2mm
  回缩撤出	负压-0.8atm	残余应力≤50MPa

• 多物理场耦合

  • 流固耦合（FSI）：模拟血流压力波动（80-160mmHg，1.2Hz）
  • 热力耦合：球囊充压导致局部温度升高（ΔT≤3℃）