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动脉内流-固耦合作用下两相血流动力学数值模拟
目的 研究流-固耦合作用下左冠状动脉内一个心动周期典型时点两相血流动力学分布及红细胞分布,探索左冠状动脉粥样斑块形成与发展机制.方法 将血液视为两相流体,基于血液与血管壁间流-固耦合作用,采用计算流体力学方法对左冠状动脉内两相血流进行瞬态数值模拟,研究一个心动周期内典型时点左冠状动脉内血流分布特性,血流动力学特性参数与动脉粥样斑块形成的相互作用关系.结果 左冠状动脉回旋支远段和钝缘支近心端外侧存在低速涡流区,该区域内壁面切应力和红细胞体积分数均较小,血流流态复杂.结论 壁面切应力较小的低速涡流区易产生脂质浓度极化、大分子物质沉积,红细胞较少区域易发生缺氧,引起血管壁通透性增加和内膜损伤,激活免疫系统,导致血管壁物质累积和内膜生长,从而易诱发动脉粥样硬化斑块形成.
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血管支架对颅内动脉瘤血液动力学的数值模拟
血管支架作为治疗颅内动脉瘤的新方法被广泛运用到临床中，而且越来越普遍。但由于某些支架植入后不能满足力学要求或对瘤内血液动力学无明显影响，反而更易形成血栓，造成动脉瘤破裂。本研究首先通过结构静力学分析比较矩形截面网格状支架和网丝编织成的圆形截面螺旋形支架的弯曲变形能力及扭转变形能力；然后将网格支架植入实际脑动脉瘤模型，进行流－固耦合模拟仿真，分析血流速度、壁面压力及壁面剪切力变化。结果表明：两种支架能够在不损失径向支撑力的情况下，提供良好的轴向顺应性，且网格状支架的变形能力高于螺旋状支架；支架植入后血液动力学各项指标明显降低。血管支架对颅内动脉瘤血液动力学有很大影响，可为临床治疗动脉瘤提供理论依据。
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人体左心室三维有限元模型构建及流-固耦合动力学分析
有限元分析是研究心血管动力学问题的重要手段.本文基于中国数字人体心脏断层解剖图像,采用Visua1 C++可视化工具包对心脏外形及内腔结构进行三维重建,进一步基于结构模型构建了左心室、血液耦合有限元模型.在通用有限元分析软件ANSYS环境下使用双向流-固耦合方法对心脏灌注期心室壁受力与血液流动过程进行了动力学仿真.仿真结果成功实现了对心脏灌注期心室两阶段充盈过程中室壁应力与血液流体动态特性的定量分析.本研究提供了一种基于二维医学图像信息构建心室有限元模型,并进行心室血液流体力学模拟的新方法,为心脏生理及病理过程的定量有限元分析提供了一套可行的技术方案.
