血管支架的介入性治疗方法由于具有微创性和高效性，已成为治疗血管狭窄性疾病的主流方法。然而，目前所研制的支架产品型号都已经标准化、系列化，没有考虑到不同患者在生理和病理方面的差异，所以植入的血管支架很难和病变处的血管组织达到最佳匹配，不但增加了患者痛苦而且还降低了治疗效果。本文应用现代先进的数字化设计手段，建立了一个集患者病变部位数据采集、支架快速设计、支架力学性能快速分析和支架结构智能优化为一体的个性化血管支架数字化设计系统，为患者提供个性化的支架产品，从而在减少患者痛苦的同时提高治疗效果。本文开发的个性化血管支架数字化设计系统不但可以实现支架设计的个性化，而且可以高质量地实现血管支架的“设计-分析-优化-再设计”的自适应过程，从而能够进一步提高支架的设计效率，加大计算机辅助设计的自动化程度。支架材料对其结构及生物力学特性有重要的影响，本论文的研究工作主要是针对316L不锈钢支架开展的。本论文的主要研究内容和成果如下：　　 (l)根据个性化血管支架数字化设计系统的功能需求，本文对集成系统四个方面的核心问题（血管病变部位数据提取模块设计、血管支架快速设计模块设计、支架力学性能快速分析模块设计、支架结构优化模块设计）进行合理、科学的总体规划，并确定个性化血管支架数字化设计集成系统的体系结构。该体系结构使各主要部分工作得以衔接与协调，集成系统的应用得到不断拓展和深化；从而为开发个性化血管支架数字化设计系统奠定了研究基础。在此基础上，明确了集成系统各主要部分所涉及的关键技术，为全文的研究奠定了基础。　　 (2)研究了支架长度、筋宽、筋厚、波形环高度、连接杆长度等的关键设计参数以及膨胀直径等膨胀参数对回弹性和缩短性的影响，从而筛选出对这两个性能影响比较显著的参数，为集成系统中回弹性和缩短性力学性能预测模型以及优化模块中代理模型的建立奠定了理论基础。研究了支架径向回弹和轴向缩短变形过程数值模拟关键技术，这些技术包括支架的几何建模、材料模型选取、网格划分、边界条件、载荷定义、接触处理、求解控制方法和计算精度等。对支架进行实物回弹性和缩短性实验，作为对支架回弹性和缩短性数值模拟的补充和合理性的验证。　　 (3)研究了支架的关键设计参数对柔顺性的影响，从而筛选出对柔顺性影响比较显著的参数，为集成系统中支架柔顺性预测模型以及优化模块中代理模型的建立奠定了理论基础。研究了支架弯曲变形过程数值模拟关键技术；研究了不同的支架材料对柔顺性的影响，以及支架在自然状态、压握状态和扩张状态三种状态下柔顺性的差异性。针对支架柔顺变形过程的特点，提出了支架体外测试方法，对支架进行实物柔顺实验，作为对支架柔顺数值模拟的补充和合理性的验证。　　 (4)研究了支架关键设计参数对屈曲载荷的影响，从而筛选出对屈曲载荷影响比较显著的参数，为集成系统中支架屈曲性预测模型以及优化模块中代理模型的建立奠定了理论基础。阐述了支架屈曲分析的理论基础，研究了支架屈曲变形过程数值模拟关键技术，研究了血管支架特征值屈曲分析和材料/几何双非线性屈曲分析，并对它们的屈曲载荷进行了比较。针对支架屈曲变形过程的特点，提出了支架体外屈曲载荷测试方法，对支架进行实物屈曲实验，作为对支架屈曲数值模拟的补充和合理性的验证。　　 (5)研究了血管支架力学性能代理模型的建立方法，建立了支架关键设计参数与其力学性能之间的力学性能代理模型。阐述了建立代理模型的理论基础以及常用方法。研究了适合支架力学性能的代理模型建立方法，经过和其他算法的比较，以及结合径向基函数模型(RBF)和人工神经网络模型(ANN)的优点，本文建立了支架关键设计参数与力学性能之间的具有高度非线性识别能力的RBF-ANN模型；并结合实例对网络进行训练，对代理模型的精度进行了检验。该方法为高效准确地研究支架力学性能代理模型的建立提供了新的思路。　　 (6)研究了针对个性化血管支架的力学性能优化方法，实现了血管支架力学性能的单目标优化和多目标优化。阐述了遗传算法的基本理论及优化过程，重点阐述了多目标优化问题的处理策略，以及多目标优化算法的基本理论和工作流程。结合支架的径向回弹性能和轴向缩短性能，研究了支架力学性能的单目标优化和多目标优化。支架的多目标优化算法能够快速地找到问题的Pareto最优解，为支架设计人员提供较多的设计方案。　　 (7)在上述研究的基础上，成功开发出个性化血管支架数字化设计系统。通过考证一典型个性化支架设计实例，全面展示系统的总体工作流程与具体实现功能，以及采用智能优化设计手段解决个性化血管支架设计问题的技术优势及特点，从而验证本文所采用方法的有效性和所开发系统的实用性。