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髂主动脉血栓后与正常髂主动脉血流动力学数值模拟对比分析
目的 简化基于临床采集的增强CT图像数据进行人体腹主动脉及髂动脉真实三维解剖结构的过程,提高计算流体力学(CFD)计算结果的可靠性,并对比分析正常髂动脉和髂动脉血栓后血管内血流情况,为阐明动脉粥样硬化血栓的形成机制提供理论依据.方法 患者A为40岁男性,腹主动脉及髂动脉正常；患者B为60岁女性,腹主动脉正常,但左髂主动脉部分血栓及左髂内动脉血栓.CT图像为医学数字成像与通信标准(DICOM)格式,层间距为0.5 mm,每片图像的平面分辨率为512×512,像素大小为0.5 mm.应用医学后处理软件对通过临床采集的增强CT二维图像数据进行三维重构,然后在通用有限元分析软件ANSYS中转换成可用于数值计算的计算机辅助设计(CAD)模型并直接进行CFD模拟计算.结果 通过计算可得到A、B研究对象在心动周期内不同时刻的血流动力学参数.B研究对象左和右髂动脉感兴趣区域的平均壁面切应力(0.576 6±0.009 0,3.260 2±0.032 0)明显区别于A研究对象左和右髂动脉感兴趣区域的平均壁面切应力(1.269 8±0.008 0,1.393 2±0.011 0).结论 通过CFD模拟方法的改进,得到更加接近生理解剖特征的血栓后不规则血管三维立体模型,并通过对比A、B研究对象的计算结果,分析了复杂的血流情况如低流速、低壁面切应力等现象与动脉粥样硬化血栓的形成机制存在一定的关系.
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应用计算流体力学方法分析人体腹主动脉分叉内血液流动
目的 应用计算流体力学方法对4例正常人体腹主动脉内血流情况进行数值模拟,通过分析计算获得血流动力学参数,讨论腹主动脉内复杂的血流情况与动脉粥样硬化疾病的关系,为临床的预防与诊断提供帮助.方法 选择的临床增强CT图像数据为Dicom格式,层间距为0.5 mm,每片图像的平面分辨率为512×512,像素大小为0.5 rnrn.应用医学图像后处理软件对临床获得的CT医学图像数据进行处理重构,并转化为可用于数值计算的真实的人体腹主动脉三维解剖模型.应用计算流体力学(CFD)方法基于三维解剖模型进行数值计算.结果获得了正常人体腹主动脉分叉内在心动周期内不同时刻的血流动力学参数.结论 计算流体力学数值模拟方法为在个体腹主动脉内进行仿真模拟血流动力学分析提供了可靠方法.腹主动脉分叉内复杂的血流情况与动脉粥样硬化疾病的产生与发展存在一定联系,为心血管疾病的临床诊断与治疗提供一定的帮助.
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T型分叉管内牛顿与非牛顿血流特性对比分析
目的:动脉粥样硬化是引起心血管疾病的重要因素.结合临床心血管相关病例,从交叉学科的角度分析了入口血流速度和血液粘度对T型分叉管内血流分布的影响,以探索T型分叉管内血流分布与动脉粥样硬化形成的关系,为临床诊断与治疗提供一定的指导.方法:根据血液流动的粘性不可压缩Navier-Stokes方程,运用AutoCAD建立了T型分叉血管的几何模型,并采用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)对分叉管内血液流动进行数值模拟,分析不同初始条件下分叉管内血流分布对动脉粥样硬化形成的影响.结果:数值模拟结果显示,与牛顿血液粘度模型相比,非牛顿血液粘度模型下血流分布较合理;分叉管的壁面切应力明显大于主血管,而分叉管的壁面压力却小于主血管,表明分叉处管壁受到高切应力与低壁面压力的共同作用,血管内壁易疲劳损伤,促进动脉粥样硬化的产生;这与分叉处附近A与B处存在较大面积的低速涡流区相符合,为动脉粥样硬化的形成提供有利条件.结论:通过对T型分叉管血液流体动力学的数值模拟,表明入口血流速度和血液粘度在动脉粥样硬化形成过程中具有重要作用.另外,数值模拟结果与临床检测结果一致,为进一步研究心血管疾病的机理提供一种有效、可靠的研究方法.
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血栓后髂主动脉的流固耦合模拟方法研究
目的:应用流固耦合方法模拟分析血栓后髂动脉内的血流及管壁的应力情况,验证本文所用的流固耦合方法的有效性,并为进一步研究心脑血管疾病的机理提供技术条件和研究方法,为临床诊疗应用提供一定指导.方法:基于逆向工程三维重构技术,应用医学图像后处理软件对通过临床采集的增强CT二维图像数据进行处理,获得了基于人体生理解剖结构的血栓后髂动脉的血流区域三维模型,并以此为基础统一构建0.3mm厚度的弹性血管壁三维模型.应用通用有限元分析软件对血栓后髂动脉的血流及血管壁模型进行流固耦合模拟计算.结果:在对计算模型进行边界条件和初始条件有效设定的基础上,经过多次迭代耦合计算,获得研究对象在心动周期内不同时刻的血管壁形变、等效应力、壁面振荡切应力、血流速度矢量等相关血流动力学参数.结论:通过与他人研究结果的对比,验证了本文所用方法的有效性.并通过分析模拟结果,发现较大的等效应力、较小的壁面振荡切应力、缓慢的流速以及回流等复杂的血流及管壁应力情况容易使得血管狭窄处的内皮细胞受损严重、血小板加速聚集,进而加重血管栓塞,加剧血管的狭窄,为进一步研究心脑血管疾病的机理提供技术条件和研究方法,为临床诊疗应用提供一定指导.
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人体主动脉弓内非牛顿血液流动数值模拟分析
目的:通过基于三维重构技术对正常人体主动脉弓内的血流进行非牛顿血液模型数值模拟,分析血流动力学参数与血管疾病的关系,并与牛顿血液模型获得的壁面切应力(WSS)参数进行比较.方法:对临床获得的CT医学图像据进行处理重构,并转化为可用于模拟计算的三维模型.应用计算流体力学(CFD)方法进行数值模拟计算.结果:获得了正常人体主动脉弓内血流在心动周期内不同时刻的血流动力学参数.结论:主动脉弓内复杂的血流情况与血管疾病的产生与发展存在一定联系,并且非牛顿血液模型更为适合进行深入细致的主动脉弓内血液低速区域的瞬态模拟分析.
