壁面剪切力对颅内动脉开窗畸形处动脉瘤的影响及作用机制

颅内动脉开窗畸形处好发动脉瘤,因动脉瘤破裂引发的致残率和致死率都非常高。血流动力学中的壁面剪切力(WSS)对血管内膜的改变和中膜的重塑起重要作用,高WSS出现在开窗畸形动脉支的分叉处内侧壁,低WSS和高壁面剪切力梯度(WSSG)出现在分叉处顶端,其形成动脉瘤的环境;高WSS和高WSSG出现在瘤颈处,低WSS出现在瘤体处,其会促进动脉瘤的生长;高WSS和低WSS会导致动脉瘤的破裂。通过对颅内动脉开窗畸形处动脉瘤WSS的分析,能够为临床提供干预和治疗的重要参考。     

基于计算流体力学技术的胸主动脉瘤血流动力学研究

目的 探讨基于计算流体力学技术的个体化胸主动脉瘤的血流动力学模型在胸主动脉瘤生长、破裂机制研究中的作用.方法 用Mimics软件读取患者CT血管造影医学数字成像和通讯标准(DICOM)数据,重建三维个体化胸主动脉瘤模型,假设动脉血流为层流、不可压缩、牛顿流体,入口血液流速随时间周期性变化,应用有限体积法FLUENT软件进行非定常血流数值模拟,分析与动脉瘤生长、破裂相关的血流动力学参数.结果 数值结果得到胸主动脉瘤在心动周期不同时刻的血流速度及壁切应力分布.收缩期近端瘤颈的血流速度显著高于扩张的动脉瘤体的血流速度,射血进入动脉瘤,冲击动脉瘤体近端的外侧壁.动脉瘤内的射血峰值瞬时流线显示血流冲击动脉瘤壁,瘤体内观察到呈右手螺旋的涡流.高切应力分布于近、远端瘤颈以及血流直接冲击动脉瘤壁的位置,瘤体呈大范围的的低切应力分布.结论 重建的个体化胸主动脉瘤模型,用于血流动力学数值模拟研究,可分析胸主动脉瘤生长、破裂机制.     

基于CT图像的颌面三维重建及其应用

目的应用CT断层扫描图像,使用Mimics逆向工程软件建立颌面部三维模型。方法对颌面部进行64层螺旋CT扫描,获得颌面部二维图像,通过Mimics软件直接导入DICOM格式CT数据,利用逆向工程软件Mimics对数据进行分割、处理,并完成三维重建。结果对颌面部进行三维重建,得到颌面部的三维模型。结论利用逆向工程软件Mimics对使用螺旋CT扫描获得的二维图像进行分割,获得颌面部骨骼部分,并建立颌面部三维模型。Mimics软件提高了建模效率,为临床医生进行诊断和治疗提供了精确的模型。     

基底动脉干梭形动脉瘤的不同治疗模式：计算流体力学研究

背景　通过改变血流动力学状态可以治疗不可夹闭的基底动脉干梭形动脉瘤。本研究应用计算流体力学的方法建立基底动脉干梭形动脉瘤计算机模型并研究其血流动力学特征。方法　用MIMICS、ANSYS和CFX软件建立基底动脉干动脉瘤三维数字化模型。将模型设置不同的血流动力学模式和边界条件,在动脉瘤内和动脉瘤壁上分别随机选取30个坐标点,计算坐标点血液流速,壁压力和壁剪切力,分析不同模式下相关的力学参数特征,比较不同模式之间的血流动力学差异。结果 分别计算30个坐标点壁剪切力,壁压力和血流速度的均值并进行比较,模型A和模型B动脉瘤内血流速度和动脉瘤壁剪切力较其他模型高,模型A、E和F的动脉瘤壁压力高于其它模型。结论 基底动脉干动脉瘤血流动力学模型可靠、实用,可以为基底动脉瘤临床治疗方案的选择提供重要的参考信息;通过改变基底动脉瘤血流动力学状态,不可夹闭的梭形基底动脉干动脉瘤可以得到有效的治疗。对于梭形基底动脉瘤,阻断双侧椎动脉要非常慎重,要在后交通动脉的侧枝循环或有效的高流量架桥血流保证基底动脉穿通支有一定灌注压情况下进行。     

基于CTA影像数据的个体化颅内动脉瘤的流固耦合力学模型

目的建立基于CTA影像数据的个体化颅内动脉瘤的流固耦合力学模型。方法用MIMICS软件读取1例患者颅内动脉瘤
影像CTA影像DICOM数据,进行三维实体重建。应用ANSYS+CFX软件进行流固耦合模型的数值仿真。分析了模型的敏感
性,并与刚性模型进行了比较。结果建立了个体化颅内动脉瘤血流动力学流固耦合模型,直观地模拟动脉瘤壁剪切力以及瘤壁
变形的变化过程,可以输出压力、剪切力、范-米斯氏应力和壁变形程度等结果。小杨氏模量可以导致壁较大的变形,壁厚则变形
程度小。与刚性模型比较,相对于壁剪切力和血流速度,压力变化不大。结论流固耦合模型比刚性模型更接近真实情况,模拟
的结果有利于进行动脉瘤发生、生长及破裂的研究。
     

基于CT血管成像的个体化自体动静脉内瘘三维数值模型

目的：探讨个体化自体动静脉内瘘（AVF）三维数值模型构建的可行性。方法：采用MIMICS软件读取自体AVF患者CT血管造影时DICOM格式的原始数据,运用阈值分割和手动分割相结合的方式进行感兴趣区的三维重建。并用CFX软件进行模型的数值仿真,分析与自体AVF功能不全相关的血流动力学参数。结果：成功构建了个体化自体AVF的三维有限元模型,可直观显示内瘘区的血流分布特点。流速最大在内瘘吻合口动脉端;进入静脉端瘤体内的主血流一部分沿瘤体壁向远处发展成涡流后达出口,另一部分朝瘤体中心形成较小的涡流后再达出口;次血流则直接沿着瘤壁到出口。结论：基于相对无创的CTA影像数据构建的真实可视化的自体AVF三维数值模型相比理想化的实验模型不仅可行、可靠,而且更加有针对性,可以形象地评估内瘘区血流动力学情况,有助于早期对患者进行个体化干预。     

血流转向装置对动脉瘤血流动力学影响的数值模拟研究

目的 探讨低孔率血流转向装置对脑动脉瘤内血流动力学的影响及其临床应用的可行性.方法 应用绘图软件虚拟建立宽颈和窄颈的弯曲管侧壁型动脉瘤三维模型.采用脉动流对不同动脉瘤模型进行数值模拟研究,并虚拟植入血流转向装置于载瘤动脉内并覆盖瘤颈.应用Fluent软件计算,比较低孔率血流转向装置植入前后载瘤动脉及动脉瘤内瘤动力学变化.结果 血流转向装置植入后窄颈与宽颈动脉瘤内的血流动力学均发生显著变化.窄颈动脉瘤瘤颈远侧壁的速度峰值与壁面剪应力在血流转向装置植入后均有显著;宽颈动脉瘤中表现出同样的趋势,但下降幅度低于窄颈动脉瘤.结论 数值模拟研究证实低孔率血流转向装置显著改变动脉瘤内的血流动力学,对防止动脉瘤出血或再出血非常重要.     

不同模态颅脑断层影像重建后模型的配准与融合

探讨不同模态影像重建后模型进行配准和融合,为颅脑手术导航中患者的颅脑重要结构可视化方法奠定基础。通过获得并建立不同模态的颅脑数据集,利用3D—DOCTOR4．0对MR冠状位断层数据集中的白质,MR轴位断层数据集中的灰质和脑室分别进行“Trainingarea”和阈值分割,并对分割后的结构进行人工校正。利用Mimics8．01软件对CT轴位断层数据集中的颅骨进行自动阈值分割。分别对上述分割后的结构进行三维重建,并将三维重建数据导入到Mimics软件中进行模型配准和融合。在计算机中对融合后的三维结构进行任意角度的观察和体视学测量。结果重建出数字人颅骨、脑灰质、白质和脑室系统,融合结果显示颅腔内脑结构空间分布正常,内部白质和脑室空间位置融合良好。由此得出：根据不同模态颅脑影像中解剖结构的特点,可以分别进行三维重建,并对重建后的模型进行配准与融合。     

连续狭窄位置对冠状动脉血流动力学的影响分析

目的 研究冠状动脉狭窄位置对血流动力学的影响.方法 基于心血管患者冠状动脉造影的CTA图像,用Mimics软件对左冠状动脉及其主要分支进行三维重建;用Geomagic Studio软件人为构造不同位置的冠状动脉狭窄;利用有限元方法 ,对冠状动脉模型进行流体力学计算.假设血管壁不发生变形,血液为不可压缩非牛顿Carreau流体,计算在非定常速度进口条件下的血流动力学参数变化规律.结果 在原本的狭窄上游主干构造的狭窄,对下游的血流动力学影响较大,增大了壁面剪切力和振荡剪切指数的危险区域面积,并会导致涡流和二次流的产生;而在原本狭窄上游的侧支处构造的狭窄,对下游的血流动力学影响较小.结论 冠状动脉主干狭窄对原本狭窄下游处的血流动力学参数有重大影响,可能引起动脉粥样硬化患者病情恶化.因此,对动脉粥样硬化患者,在没有做支架之前,要注意观察冠状动脉主干是否有另一个病灶出现,有助于防止病情恶化.     

基于CT的脑动脉瘤双向流固耦合数值模拟研究

目的：探讨基于动脉瘤壁与动脉血管壁厚度不一的脑动脉瘤双向流固耦合数值模型的建模方法。方法：用MIMICS16.0软件提取1例患者颅内动脉瘤CT影像DICOM数据,获得动脉瘤体的初步模型。将该模型导入逆向工程软件Geomagic Studio 12,以及UGS NX 8.5进一步处理后,得到厚度不一的脑动脉瘤三维几何模型。运用ANSYS Workbench 15.0软件进行双向流固耦合计算,并分析瘤体内血流特性及动脉瘤壁所受应力应变情况。结果：快速准确地建立了厚度不一的动脉瘤双向流固耦合模型,清晰地模拟出1个心动周期内动脉瘤表面剪切应力、表面变形及速度流线的变化情况。结论：应用上述方法能够快速准确地建立动脉瘤的双向流固耦合模型,且相较于刚性模型和厚度一致的动脉瘤体模型更准确和实用。可以为动脉瘤介入治疗模拟研究提供优良的模型参数。     

数字医学技术在腹部巨大肿瘤中的应用研究

利用自主研发软件和Mimics软件,对13例腹部巨大肿瘤CT图像进行分割和三维重建,重建出的肿瘤、周围脏器及其管道模型分别STL格式导入到FreeForm Modeling System进行修饰和平滑.术中进行拍照、录像,与重建结果进行对比,术后用病理结果对肿瘤组织来源进行验证.13例患者数据中1例因数据质量问题不能重建,其余12例主要脏器、血管及肿瘤均得到重建,重建率达92.3%;1例重建后肿瘤组织来源预测错误,其余11例均与术中结果吻合,正确率达84.6%.重建效果基本忠实于患者个体实际情况,立体感强,肿瘤位置及其与周围组织的关系清晰.经研究,认为数字医学三维重建技术可对腹部肿瘤进行准确定位,有利于手术方案的合理设计,降低手术风险,加强医患沟通.     

多排螺旋CT血管三维成像在胸主动脉病变诊断中的应用

目的:探讨胸主动脉多排螺旋CT血管三维成像(MSCTA3D)的价值。方法:回顾性分析了39例胸主动脉多排螺旋CT血管三维成像,其中正常18例,胸主动脉瘤14例,胸主动脉夹层动脉瘤7例。扫描延迟时间采用造影剂跟踪扫描(BolusTracking)。采用三维工作站对数据进行MIP、MPR、CPR(曲面重建)、VRT(容积漫游技术)、VE(仿真内镜)重建。结果:39例胸主动脉多排螺旋CT血管三维成像,经MIP、MRP、CRP、VRT等方法成像,可清晰显示动脉瘤体及夹层动脉瘤的真假腔及破裂口。结论:胸主动脉多排螺旋CT血管三维成像(CTA3D)是一种安全、有效、无创性的检查,临床上值得推广应用。     

建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模型

目的针对数字化虚拟中国男性一号的膝关节断面切片图像,建立可供有限元结构仿真分析的膝关节三维模型。方法将中国数字化虚拟人体男性一号膝关节部位的薄层切片数码图像输入PC机,经过分割、配准等处理后,利用三维重建软件Mimics建立三维图像,然后通过自由造型系统进行表面光滑处理,再对表面图像矢量化,存储为有限元仿真分析可以接受的格式。结果建立了人体膝关节的三维计算机模型,并转换为IGES格式,可以提供膝关节的有限元生物力学仿真分析。结论利用Mimics重建后的三维计算机模型,可经自由造型系统FreeForm plus转换后应用于有限元仿真分析。     

关注主动脉血管异常形变，预防腹主动脉瘤的形成

背景　临床数据显示,腹主动脉瘤（AAA）的发病率呈逐年上升趋势,AAA的发病原因不但有血管自身生化性质的内因,也有血液血流动力学的外因。从生物力学“应力-生长理论”来看,异常的血流力学环境将会导致血管结构重建,致使血管疾病的产生。目的　探究主动脉血管发生异常形变时,其内部血流动力学特性对AAA的产生及发展的影响。方法　2016-06-15至2017-07-31采集内蒙古民族大学附属医院神经内科1例人体健康主动脉血管、2例典型AAA病变主动脉血管的临床CT图像数据。运用医学影像三维重建技术将3例CT图像数据重构出与真实血管一致的三维血管结构模型,并利用计算流体力学软件FLUENT 14.5进行数值模拟。基于相同血流入口速度在不同血管结构模型内血流动力学特性的计算结果,对比不同血管壁面切应力分布及发生AAA后的血管内血液流场及其二次流分布情况,探究血管发生异常弯曲、扭曲等形变后,其内部的血流动力学特性的变化,分析导致AAA产生的血流动力学原因。结果　相同入口速度前提下,与健康人体主动脉血管中血流状态相比,血流速度及方向在2例AAA病变模型中主动脉弓弯曲处血液流速降低,在弓部弯曲内侧区域发现明显环流。计算AAA患者动脉血管结构模型截面内血液二次流分布发现,血管主动脉弓处的血流出现涡旋流动,经过主动脉弓段后血流较为正常,且血流速度偏小,流经AAA弯曲处血流速度局部变大。与健康血管模型的切应力分布相比,除血管各出口位置的切应力较大外,人体主动脉弓段的切应力较小,但健康人体血管的壁面切应力稍大,且切应力在血管壁面分布较均匀。结论　与健康人体相比,AAA患者血管发生异常弯曲、扭曲等形变的同时伴有二次流的存在,且高速、涡旋的二次流现象会对血管壁造成不可缓解的冲击,从而导致AAA的产生,并使AAA的直径逐渐增大。     

Analysis of Enlarged Images Using Time-of-Flight Magnetic Resonance Angiography,Computed Tomography,and Conventional Angiography

This study aimed to assess the accuracy of time-of-flight magnetic resonance angiography, computed tomography, and conventional angiography in depicting the actual length of the blood vessels. Three-dimensional time-of-flight magnetic resonance angiography and computed tomography angiography were performed using a flow phantom model that was 2.11 mm in diameter and had a total area of 0.26 cm². After this, volume rendering technique and the maximum intensity projection method as well as two-dimensional digital subtraction angiography and three-dimensional rotational angiography based on conventional angiography were conducted. For three-dimensional time-of-flight magnetic resonance angiography, 8 channel sensitivity encoding (SENSE) head coil for the 3.0 Tesla equipment was used. Fluid was added to the normal saline solution at various rates, such as 11.4, 20.0, 31.4, 40.0, 51.5, 60.0, 71.5, 80.1, 91.5, and 100.1 cm/s using an automatic contrast media injector. Each image was thoroughly examined. After reconstructing the image using the maximum intensity projection method, the length of the conduit in the center of the coronal plane was measured 30 times. After performing computed tomography angiography with the 64-channel CT scanner and 16-channel CT scanner, the images were sent to TeraRecon. Then, the length of the conduit in the center of the coronal plane of each image was measured 30 times after reconstructing the images using volume rendering and maximum intensity projection techniques. For conventional angiography, three-dimensional rotational angiography and two-dimensional digital subtraction angiography were used. Images obtained by three-dimensional rotational angiography were reconstructed and enhanced by 33, 50, and 100 % in the 128 Matrix and the 256 Matrix, respectively on the Xtra Vision workstation. The maximum intensity projection was used for the reconstruction, and the length of the conduit was measured 30 times in the center of the coronal plane of each image. Measurements using the two-dimensional digital subtraction angiography were obtained 30 times in the center of the image. As a result, the lumen length measured by three-dimensional enhanced flow MR angiography images was a minimum of 2.51?±?0.12 mm when the fluid velocity was 40 cm/s. The images obtained by computed tomography angiography were larger than the actual images obtained by using the test equipment and the reconstruction method. Among the reconstruction methods of three-dimensional rotational angiography, the lumen length in the image reconstructed by 100 % in the 256 matrix was the smallest; 2.76?±?0.009 mm. In the 128 matrix, as the scope of reconstruction was widened, the length of the vessel was increased by 0.710 units. In the 256 matrix, as the scope of reconstruction was widened, the length of the vessel was decreased by 0.972 units. In two-dimensional digital subtraction angiography, the lumen length in the image was 2.22?±?0.095 mm. Although this image was magnified similar to the image reconstructed by 100 % in the 256 matrix of three-dimensional rotational angiography (P?相似文献   

应用三维CT血管造影模拟颅内动脉瘤手术入路

目的:应用三维CT血管造影（3D-CTA）模拟颅内动脉瘤手术入路,探讨颅内动脉瘤破裂开颅手术治疗中颅脑3D-CTA的应用价值。方法:选择经手术证实的颅内动脉瘤破裂致蛛网膜下隙出血患者134例,术前均行3D-CTA检查并进行动脉瘤手术模拟,部分患者术前行DSA检查;将患者的术前CTA与术前DSA、术中所见进行比较,分析颅脑3D-CTA的临床应用价值。结果:134例患者共有动脉瘤163枚,3D-CTA发现162枚,诊断阳性率为99.4%,特异性100%;术前3D-CTA能清晰地显示动脉瘤位置、大小、形态、瘤顶指向、瘤颈宽窄、载瘤动脉、动脉瘤与周围血管及骨结构关系,且与术中所见基本一致;术中134例患者在探查动脉瘤时均未发生动脉瘤破裂出血,出院时GOS预后评分：5分85例、4分22例、3分17例、2分6例、1分4例。结论:作为术前常规检查的3D-CTA对颅内动脉瘤进行开颅夹闭术的模拟,有助于颅内动脉瘤手术入路的设计,从而提高手术的成功率。