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。     

弹性颅内动脉瘤的数值模拟分析

目的探讨弹性颅内动脉瘤血流动力学变化,分析动脉瘤壁的力学特点对其的影响。方法结合数字减影血管造影(DSA)影像,借助计算流体力学(CFD)有限元方法的软件,采用计算流体-固体耦合分析,研究颅内动脉瘤弹性壁模型中的血液流动和管壁运动的相互耦合过程,及其对血流动力学数值模拟结果的影响。结果弹性壁时动脉瘤形态发生改变,动脉瘤和载瘤动脉的夹角也发生改变,使射入流在动脉瘤内的流场分布和壁面剪应力在动脉瘤壁表面分布受到影响。结论CFD数值模拟能直观反映动脉瘤的血流动力学特点;为了更好地进行颅内动脉瘤血流动力学参数的定量分析,应该采用更为准确的弹性壁模型。     

颅内动脉瘤伴开窗畸形血流动力学数值模拟分析的初步研究

目的探讨构建颅内动脉瘤（IA）伴开窗畸形三维数字化模型的可行性,并建立三维有限元模型。方法选取1例前交通动脉瘤伴开窗畸形的急诊患者为研究对象,利用GELightspeed64排螺旋CT获得患者颅脑CT原始数据。应用Mimics软件连续读入DICOM格式的颅脑CT原始数据,采用阈值分割与手动分割相结合的图像处理方法得到最感兴趣部位,并选择3D重建按钮进行三维重建。再应用Geomagicstudio软件以“抽壳法”对三维重建模型的表面三角面片形态网格和血管壁截面作进一步优化处理,再现血管壁的真实形态。优化后的三维数字化模型以标准模板库（STL）格式保存并输出。应用CFX软件进行三维刚性模型的数值仿真,并分析与动脉瘤生长及破裂相关的血流动力学参数。结果联合应用Mimics软件和Geomagicstudio软件首次成功建立了IA伴开窗畸形的三维数字化模型。模型进一步生成三维有限元模型,并作了相关血流动力学分析,形象地显示了瘤中各区域动脉瘤壁的壁剪切力分布情况。在血流冲击瘤颈处,壁剪切力最大,瘤体次之;在瘤顶处剪切力最小;在开窗处,壁剪切力明显增大。结论借助可靠的CT成像技术和优化的建模方法,联合应用Mimics软件和Geomagicstudio软件可以成功建立IA伴开窗畸形的三维数字化模型,并分析动脉瘤各个区域和开窗处的血流动力学参数。     

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.     

复杂颅内动脉瘤的流固耦合模型的建模方法

目的：探讨复杂颅内动脉瘤的流固耦合模型的建模方法。方法：通过3D脑血管造影取得1位患者左侧颈内动脉巨大螺旋形梭状动脉瘤的原始数据,使用MIMICS 12.0对原始数据进行处理获得动脉瘤血管段STL格式的表面模型,将表面模型导入Geomagic Studio 12中处理得到双层NURBES 曲面,使用UGS NX 8.0处理曲面得到流固耦合的颈内动脉瘤几何模型。把几何模型导入到ANSYS Workbench 14.0进行流固耦合计算评价其可靠性。结果：迅速快捷地构建出流固耦合的几何模型,模型形态几乎和患者实体一致,模型导入到ANSYS Workbench 14.0能够很好地进行流固耦合分析。结论：联合运用MIMICS 12.0、Geomagic Studio 12和UGS NX 8.0能够快速构建可靠的复杂颅内动脉瘤的流固耦合模型,为这种脑血管疾病数值模拟研究提供可靠方法。     

内皮素受体A基因多态性与散发性颅内动脉瘤的相关性

目的探讨内皮素受体A基因（EDNRA）多态性与散发性颅内动脉瘤的相关性。方法在散发性颅内动脉瘤及对照组中,应
用聚合酶链反应、限制性片段长度多态性（RFLP）的方法对EDNRA基因3个多态位点进行研究,分析上述多态位点基因型及等
位基因频率在两组中的分布,并分析其与颅内动脉瘤大小的关系。结果EDNRA基因的rs5335、rs6842241、rs6841581位点基
因型及等位基因频率在病例组及对照组中的分布无明显差异。Rs6841581 GG基因型频率分布与颅内动脉瘤大小有关,
EDNRA的其它多态位点的基因型及等位基因频率与动脉瘤的大小无明显相关。结论EDNRA基因rs6841581位点与颅内动
脉瘤的大小相关,提示EDNRA基因可能参与了颅内动脉瘤的发生发展过程。     

内皮型一氧化氮合酶基因G-894T、T-786C多态性与散发性颅内动脉瘤的相关性

目的探讨内皮型一氧化氮合酶基因（eNOS）G-894T、T-786C多态性与散发性颅内动脉瘤的相关性。方法在散发性颅内
动脉瘤病例组及对照组中,应用聚合酶链反应、限制性片段长度多态性（RFLP）的方法对eNOS基因2个多态位点进行研究,研
究基因型及等位基因频率在两组中的分布,并分析其与颅内动脉瘤大小的关系。结果eNOS基因G-894T位点基因型在病例组
及对照组中的分布差异有显著意义。G-894T位点GG基因型较（GT+TT）基因型发生颅内动脉瘤的风险提高（OR：1.89,95%
CI：1.02-3.52,P=0.04）。T-786C 多态位点C 等位基因较T 等位基因发生颅内动脉瘤的风险增加（OR：2.116,95% CI：
1.073-4.151,P=0.03）。eNOS两个位点的基因型及等位基因频率分布与颅内动脉瘤的大小无明显相关。结论eNOS可能参与
颅内动脉瘤的发生及发展过程。
     

CTA联合彩色多普勒超声诊断颅内动脉瘤的准确性及影像特点研究

目的探讨CT血管造影(CTA)联合彩色多普勒超声诊断颅内动脉瘤的准确性,并分析总结其影像学特点。方法以86例疑似颅内动脉瘤患者为研究对象,进行CTA、彩色以多普勒超声及数字减影血管造影(DSA)检查,以DSA检查结果为金标准,评估CTA、彩色多普勒超声以及两者联合诊断颅内动脉瘤的效能,同时总结颅内动脉瘤影像学特点。结果 CTA联合彩色多普勒超声诊断颅内动脉瘤的灵敏度(0.88)、准确度(0.86)明显高于两者单一诊断,且CTA联合彩色多普勒超声对颅内动脉瘤数目检出率明显高于CTA、彩色多普勒超声(P0.05)。颅内动脉瘤患者CTA影像学表现:动脉瘤颈部呈瘤样扩张但颈部狭窄,基底增宽,瘤体处可见高密度对比剂充盈均匀,低密度充盈缺损少见,高密度动脉瘤瘤体主要通过宽、窄基底与正常颅内血管相连,可见瘤颈、瘤蒂样特征。彩色多普勒超声影像特点:瘤体呈圆或椭圆形,多突出在载瘤动脉,大动脉瘤瘤体内可见红蓝相间涡流,偶见动脉瘤样频谱,瘤体内血流速度变慢,收缩峰陡峭或呈多峰不整,舒张期末血流流速慢,但搏动指数明显高,多为双向血流频谱。结论 CTA联合彩色多普勒超声应用于颅内动脉瘤诊断中,其诊断效能明显高于两者单一诊断,在临床中有一定推广应用优势。     

基于计算流体动力学技术评估动脉瘤性蛛网膜下腔出血后迟发性脑缺血风险

目的 基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术,探究动脉瘤性蛛网膜下腔出血(anauryrmal subarachnoid hemorrhage,aSAH)后颅内血流动力学早期变化与迟发性脑缺血(delayed cerebral ischemia,DCI)发生的潜在关系。方法 本研究前瞻性收集经CTA (CT Angiography)诊断并经DSA(Digital Subtracted Angiography)或手术证实为颅内动脉瘤破裂的患者。收集患者的临床和术前、术后的头颅CTA数据。基于患者的CTA原始图像构建个体化颅内血管模型,基于CFD技术模拟计算术前、术后的压力和壁剪切应力(wall shear stress,WSS)及PR(pressure ratio)、WSSR(WSS ratio)。通过随访影像学或临床体格检查判断是否发生DCI,并分为DCI组和无DCI组,分析比较两组间临床资料及血流动力学参数差异及其与DCI相关性。结果 共入组51例患者,其中DCI组共15例患者(29.4%)DCI组较无DCI组,入院时收缩压(170...     

顶端动脉瘤的血流动力学数值模拟切应力分析

目的:探讨顶端动脉瘤的血流动力学特点,分析动脉瘤的生长、破裂的可能机制。方法:采用计算流体力学（CFD）软件结合顶端动脉瘤的医学影像,对动脉瘤内血液流动数值模拟切应力进行分析。 结果:0~0.22 T时,血管内血流速度急剧上升到最大值;0.22~0.55 T时,从最大值急剧下降到初始值。切应力随血流速度变化,在0.22 T时动脉瘤颈部切应力值最大,0.55 T时最小,而在这两时刻,动脉瘤壁不存在切应力。 结论:切应力由血流冲击造成,其大小与血流速度变化一致。CFD数值模拟是一种反映动脉瘤血流动力学较好的方法,为动脉瘤的病理生理机制和临床治疗提供较好的帮助。     

不同栓塞程度对颅内动脉瘤介入治疗后囊内血流动力学影响的数值模拟研究

目的　研究不同栓塞状态下动脉瘤内血流动力学变化,为血管内治疗策略的制定提供理论依据。方法　基于脑动脉瘤血管造影的三维血管成像,在不同栓塞状态下,重建动脉瘤的三维模型,采用ANSYS CFX软件包进行分析血流速度、壁面切应力、压力分布和流场情况。结果　与治疗前比较,动脉瘤顶端部分栓塞后使瘤体明显缩小,瘤顶低WSS区域减小,瘤体内涡流减少但流速无变化,同时造成瘤顶部平均WSS增大为2.13Pa;而继续栓塞后,使动脉瘤整体壁面切应力显著下降,残留瘤颈远端流速明显降低;无论栓塞与否,动脉瘤流入道血管壁的壁面压力均无明显变化。 结论　颅内动脉瘤囊内血流动力学变化受弹簧圈栓塞程度和及其在瘤体内分布的影响。     

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.     

颅内长形动脉瘤的三维数值模拟及血流动力学分析

目的 应用计算流体力学软件对颅内长形动脉瘤进行三维数值模拟,以分析其血液动力学特性.方法 对象为10例长形动脉瘤,其中8例曾经有蛛网膜下腔出血史.联合应用Matlab软件、Ansys软件、Fluent软件及自写程序对其进行计算机数值模拟.结果 长形动脉瘤模型流入道的血流速度[(1.07±0.23)m/s]、动压[(574±186)Pa]及壁面切应力[(7.7±2.0)Pa]最高,流出道次之,顶部血流速度[(0.15±0.07)m/s]、动压[(37±13)Pa]及肇而切应力[(0.40±0.13)Pa]最低;瘤内不形成或仪形成简单涡流.结论 长形动脉瘤顶部是动脉瘤破裂的主要部位,可能与动脉瘤顶部血流速度、动压及壁面切应力均最低有关.搏动性血流对动脉瘤的发生、生长和破裂起有重要作用.     

顶端动脉瘤的血流动力学数值模拟速度分析

目的：探讨顶端动脉瘤的血流动力学特点,分析动脉瘤生长、破裂的可能机制。 方法：采用计算流体力学（CFD）软件结合顶端动脉瘤的医学影像,对动脉瘤内血液流动行 数值模拟。 结果：脉动状态下每个心动周期里,在0~0.4 s内速度变化最剧烈,在动脉分叉处形成涡运动。通过瘤颈进入动脉瘤内时,血流速度骤减,在动脉瘤中央形成涡,速度逐渐减小并可能静止。瘤顶血流速度很小甚至静止。 结论：顶端动脉瘤血流动力过程复杂,血管分叉处涡运动剧烈;瘤颈速度在0~0.5 s内剧烈变化,受到血流的冲击瘤颈扩大使瘤生长;破裂主要在瘤顶,但是瘤顶速度很小甚至静止,瘤壁在血流冲击下的振荡是破裂的因素之一。速度是危险因子之一,0~0.5 s是危险时间窗。     

支架置入对颅内宽颈动脉瘤血流动力学的影响

Background Stent placement has been widely used to assist coiling in cerebral aneurysm treatments. The present study aimed to investigate the hemodynamic effects of stenting on wide-necked intracranial aneurysms.Methods Three idealized plexiglass aneudsmal models with different geometries before and after stenting were created, and their three-dimensional computational models were constructed. Flow dynamics in stented and unstented aneurismal models were studied using in vitro flow visualization and computational fluid dynamics （CFD） simulations. In addition, effects of stenting on flow dynamics in a patient-specific aneurysm model were also analyzed by CFD.Results The results of flow visualization were consistent with those obtained with CFD simulations. Stent deployment reduced vortex inside the aneurysm and its impact on the aneurysm sac, and decreased wall shear stress on the sac.Different aneurysm geometries dictated fundamentally different hemodynamic patterns and outcomes of stenting.Conclusions Stenting across the neck of aneurysms improves local blood flow profiles. This may facilitate thrombus formation in aneurysms and decrease the chance of recanalization.     

18 例颅内袋状动脉瘤的病理观察与分析

采用特殊染色和免疫组化标记方法对１８例颅内袋状动脉瘤组织进行镜下观察和病理分析。观察到袋状动脉瘤的基本组织病理改变为损伤、变性和修复。结果提示脑动脉血流变化对动脉壁的压力作用是动脉瘤产生的原动力；管径较大的血管和较强的机体修复能力是形成大动脉瘤的基础；中小动脉瘤破裂出血的机会相对较多，瘤壁内常伴有出血。本研究对认识颅内袋状动脉瘤的发生规律及其防治有一定临床价值。     

计算流体力学(CFD)模拟机械通气时下气道气流流场特性的方法及其可行性研究

目的 探索计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）技术模拟机械通气状态下呼吸系统内部气流流动的可行性,为CFD技术应用于机械通气的气流流场模拟奠定基础。方法 选取1名健康的中年男性志愿者进行头颈部加胸部MRI扫描,将获得的图像保存为DICOM格式导入Mimics17.0医学图像软件中构建气道三维模型,用Geomagic Studio 12软件进行网格划分后导入Ansys 14.5软件进行CFD模拟计算,对机械通气气道内部气流流场变化进行动态分析。结果 基于MRI图像数据构建气道三维模型,划分网格后对CFD模拟施加不同流速的入口边界条件,分析流速分布、壁压力分布、流场线变化情况以及局部管壁剪切应力的变化情况。结论 基于影像数据对气道进行三维重建,通过对模型进行CFD模拟发现,入口流速与气道内流体流速分布、壁剪切应力及壁压力均呈正相关,入口高流速易在气道分叉处形成涡流。