基于CT影像的人体心脏三维重构

三维重构是研究心脏血流机理及特性等问题的有效手段,本文基于CT断层扫描数据,利用Mimics处理工具对心脏进行三维重构,并对左心室优化模型进行偏差分析,优化改变了重构模型的粗糙度,对左心室结构的影响较小为后续探究心脏内部血流模式及特性、血液生理学参数异变和组织结构病变提供了基础研究。     

主动脉出口血压对左心室血流特性的影响

采用Mimics对心脏进行三维重构,用3-matic进行模型优化以及模型误差分析,对左心室室壁运动做速度分布假设,基于UDF宏文件对左心室室壁运动编写程序,将血液视为非牛顿流体,采用动网格技术研究不同血压对左心室血液流动的影响。模拟发现当左心室收缩时,压力梯度明显,内部压力减小。当左心室舒张时,内部压力逐渐增高。二尖瓣口处的速率先增大后减小。血压升高,左心室内剪切应力持续增大,极易破坏红细胞结构,产生溶血现象,导致心脏功能紊乱。     

主动脉瓣狭窄对左心室血流特性的影响

基于CT断层扫描数据,对心脏左心室进行三维重构和模型优化。结合心肌壁面的运动特性,建立左心室几何模型过流边界运动的数学模型。通过水力半径表征主动脉瓣的狭窄程度,采用动网格技术研究主动脉瓣狭窄对左心室血液流动的影响。研究发现不同程度主动脉瓣狭窄时,水力半径与主动脉瓣狭窄程度负相关,出口面积减小,收缩期出口处速度与压力升高,剪切应力增加。舒张期,速度与压力出现先增大后减小的规律。当水力半径较小时,左心室瓣膜处剪切应力较大,收缩初期剪切应力最大为0.81 Pa。通过动态模拟对心脏的仿真研究,为后续心脏的研究提供重要的参考价值。