壁面弹性对分叉颈动脉个体化病例血流动力学影响的数值模拟

目的基于颈动脉的壁面弹性变形对血流动力学变化的重要影响,研究血流动力学与分叉颈动脉粥样硬化之间的关系。方法采用Mimics软件对CT医学影像三维重建,得到1例真实人体颈动脉分叉模型,利用计算流体力学对该模型分别以刚性壁面和弹性壁面进行三维流动数值模拟计算。通过壁面位移、壁面应力、时间平均壁面剪应力(TAWSS)、震荡剪切指数(OSI)等血流动力学参数对比分析刚性模型与弹性模型的差异。结果相对刚性模型而言,尽管颈动脉内的速度分布和壁面剪应力分布趋势差异不大,但颈动脉内速度有显著下降、壁面剪应力也有大幅降低。在该例数值计算中,最大流动速度约下降14%,而TAWSS则下降了11.8%。壁面变形导致的血流扰动使得颈动脉内的流动更加复杂。结论弹性壁面对分叉颈动脉的血流动力学具有重要影响,可以更合理地模拟心血管内的流动问题。     

双侧双向Glenn手术的全三维血液动力学数值分析

采用计算流体动力学方法,探讨双侧、双向Glenn术后腔-肺连接区域的能量损失情况。通过对患者核磁共振成像处理,完成了左、右肺动脉和左、右上腔静脉连接段的全三维数字化重构,结合相关血液流量等MRI测量结果,模拟了左、右肺动脉不同流量条件下连接段内的血液流动细节。结果表明：在肺动脉不同流量的情况下,腔-肺连接段内的能量损失相差2倍左右,血液流场形态对其有重要影响。由此得出结论：患者术后腔-肺连接段内的血流能量损失较小,人体肺动脉阻力大小决定左右肺的血流分配。在Fontan手术之前对Glenn连接结构进行血液流场的数值分析具有临床意义。     

计算流体力学模拟在功能性单心室患儿虚拟Fontan手术中的应用

目的 对双侧、双向Glenn术后患儿进行虚拟Fontan手术,并对不同设计方案的血管吻合区域内血流进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟.方法 利用Mimics 12.0(R) 进行三维解剖重建,通过虚拟手术改变双侧上腔静脉与肺动脉的吻合位置,并将下腔静脉连接到肺动脉的不同位置.建立数值模型,对4种虚拟手术方案在不同左、右肺动脉流量分配比(30:70、40:60、50:50、60:40、70:30)情况下的血流进行CFD模拟.结果 当左、右上腔静脉与肺动脉吻合口之间距离较大且下腔静脉与肺动脉吻合口位于中间时,在各种左、右肺动脉流量分配比情况下能量消耗均较其他3种设计方案低,且在左、右肺动脉流量分配比为50:50时能量消耗达到最低值23.60 mW.结论 对患有左侧上腔静脉残存的患儿施行Fontan手术时,将左、右上腔静脉分别吻合于同侧肺动脉并将下腔静脉与肺动脉吻合口置于左、右上腔静脉与肺动脉吻合口中间的设计方案能量消耗最低.     

计算流体力学模拟在功能性单心室患儿虚拟Fontan手术中的应用

目的 对双侧、双向Glenn术后患儿进行虚拟Fontan手术,并对不同设计方案的血管吻合区域内血流进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟.方法 利用Mimics 12.0(R) 进行三维解剖重建,通过虚拟手术改变双侧上腔静脉与肺动脉的吻合位置,并将下腔静脉连接到肺动脉的不同位置.建立数值模型,对4种虚拟手术方案在不同左、右肺动脉流量分配比(30:70、40:60、50:50、60:40、70:30)情况下的血流进行CFD模拟.结果 当左、右上腔静脉与肺动脉吻合口之间距离较大且下腔静脉与肺动脉吻合口位于中间时,在各种左、右肺动脉流量分配比情况下能量消耗均较其他3种设计方案低,且在左、右肺动脉流量分配比为50:50时能量消耗达到最低值23.60 mW.结论 对患有左侧上腔静脉残存的患儿施行Fontan手术时,将左、右上腔静脉分别吻合于同侧肺动脉并将下腔静脉与肺动脉吻合口置于左、右上腔静脉与肺动脉吻合口中间的设计方案能量消耗最低.     

颈动脉支架植入术治疗颈动脉狭窄效果的数值模拟

目的采用计算流体力学数值模拟方法对颈动脉支架植入术(CAS)治疗颈动脉狭窄的效果进行评估。方法采用Mimics软件对1例颈动脉狭窄患者手术前后的CT影像进行三维重建,构建个体化颈动脉分叉模型,利用计算流体力学方法对模型进行三维流动数值模拟计算,以壁面剪切应力、壁面压力、血流轨迹和流量等血流动力学指标对CAS的疗效进行评估。结果数值模拟计算结果显示:与术前比较,CAS术后颈动脉内的流动速度、颈内与颈外动脉的流量分配比例、壁面剪切力和壁面压力等血流动力学指标发生明显变化,血液流动状态明显改善。结论计算流体力学数值模拟评估CAS的效果更为直观且合理,并能够在术前为个体病例提供最优的指导性方案。     

人体主动脉弓内三维血流动力学数值分析

目的阐明基于核磁共振数据进行数值建模的关键技术,利用计算流体动力学方法对人体主动脉弓内的血液流场进行了三维数值模拟。方法通过对临床核磁共振成像进行图像处理完成主动脉弓及分支血管的三维数字化重构,结合相关脉动血流量,模拟主动脉弓在心动周期不同时刻的血液流动细节。结果计算得到了人体主动脉弓内的血液流动在心动周期不同时刻的速度场、压力、壁面剪切应力的分布特征。结论基于核磁共振数据进行数值建模的关键技术有利于生物流体力学研究的深入开展,对主动脉弓进行血液流场的数值模拟有利于临床动脉粥样硬化、主动脉夹层的诊断和治疗。