双组份可降解输尿管支架管是一种常用的外科医疗器械,支架管一端置于膀胱中,另一端置于肾盂中,其在体内主要起到支撑输尿管、引流尿液的作用。可降解输尿管在完成修复支架管的任务后,会在人体内经过一段时间的化学反应完全降解,降解后的产物随新陈代谢排出体外,在一定程度上解决了不可降解支架管留置而产生的问题,避免了二次取出手术对人体造成的损伤。双组份的支架管是使用两种不同材料进行编织和后处理形成的支架管,这一支架管具有良好的力学性能与生物相容性,其降解性也能满足需求。输尿管支架管的力学性能主要为径向压缩性能与轴向拉伸性能,由于支架管在人体内主要起到支撑的作用,且人体组织环境较为复杂,在不同姿势下支架管会受到不同方向和不同强度的压缩,所以其压缩性能尤为重要。支架管在置入过程中,需要通过拉丝进行牵引,这一牵引力为轴向拉力,若支架管的轴向拉伸性能不能满足要求,在置入过程中发生断裂,会对病人的输尿管产生一定程度的损伤。本论文以寻找最优力学性质为目的,进行了以下三个方面的研究:(1)从原材料的选择、编织成型工艺与支架管的后处理工艺三个方面,研究了双组份可降解输尿管支架管的设计与制备的过程,为下一步的研究工作打下基础。讨论分析了智能优化算法的现状与灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的基本原理,并从数学公式表达的角度详细研究了算法的各个部分的作用,分析了现有灰狼优化算法所存在的缺点,为下一步的改进工作提供理论基础。(2)讨论分析了输尿管支架管的径向压缩模型,根据输尿管支架管压缩模型与现有灰狼优化算法存在的缺点,将基于维度学习的狩猎策略与非线性控制策略引入到灰狼优化算法中,并优化了传统灰狼算法的位置更新方式,增强了算法的全局搜索能力。通过测试函数进行分析对比,验证了算法的优越性。为了得到具有理想力学性能的支架管,将改进后的灰狼优化算法引入到机理模型参数的优化中,求解基于参考偏差意义下的最优组份的配比,并与原有的优化算法进行对比,进一步提高了径向压缩机理模型的准确性,同时验证了机理模型的有效性。(3)讨论分析了输尿管支架管的轴向拉伸机理模型,并针对灰狼优化算法全局探索与局部开发能力不平衡这一缺点,提出了非线性随机的参数控制策略,深入分析了不同程度的非线性控制策略对算法的影响,提出了改进的随机灰狼优化算法,并用单峰函数,多峰函数进行对比测试,验证了算法的有效性。将这一算法引入轴向拉伸模型参数的优化,进一步提高了机理模型的精度。
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