冠状动脉狭窄几何构型对血流储备分数影响的有限元分析

探讨冠状动脉狭窄血管的不同几何构型对血流储备分数的影响,即狭窄率、狭窄长度、狭窄个数、狭窄弧度、狭窄偏移对血流储备分数的影响。利用三维建模软件,建立具有临床依据的、不同狭窄情况的冠脉血管;利用计算流体力学方法,对冠脉中的定常流动进行数值模拟,入口施加定常流速度,出口施加恒定压力;利用流体动力学虚拟仿真分析软件,进行有限元数值模拟,计算后得到狭窄血管远端和近端的压力和压差,进而分析不同模型的血流储备分数。通过对每个影响因素及其对应的血流储备分数进行分析,得到该因素对血流储备分数的影响大小。结果表明,狭窄率越大、狭窄长度越大、狭窄个数越多、狭窄形状不规则、狭窄偏移越大,该狭窄对应的血流储备分数值就越小,则该狭窄就越容易引起心肌缺血,其中狭窄率和狭窄个数的影响最大。当狭窄率超过70%、狭窄个数达到两个或者更多、形状出现不规则时,该段血管的血流储备分数值小于0.80的可能性就非常大,心肌缺血很有可能出现。狭窄率、狭窄长度、狭窄个数、狭窄弧度、狭窄偏移对血流储备分数的影响显著,其中对血流储备分数影响最大的是狭窄率和狭窄个数,而相邻狭窄之间的距离对其影响不明显。     

基于病例研究冠状动脉扭曲对血流动力学的影响

目的探讨扭曲冠状动脉血流动力学的改变,从而阐明扭曲对冠状动脉血流灌注和壁面切应力(wall shear stress,WSS)的影响。方法选取冠状动脉左前降支(left anterior descending,LAD)扭曲和无扭曲两例个体病例,在Mimics软件中重建出LAD扭曲和无扭曲血管模型,并将模型导入ANSYS Fluent软件中进行血流动力学模拟计算,比较两种不同LAD模型的血流动力学情况。结果扭曲的冠状动脉在最大曲率大于1 mm~(-1)的弯曲处WSS下降较为明显,这种情况可能导致下游供血不足;弯曲外侧具有较低WSS(0~26 Pa),而弯曲内侧WSS相对较高(100 Pa);无扭曲和扭曲血管WSS均值分别为10.79、36.12 Pa,相比于无扭曲血管,扭曲血管整体WSS增高。结论扭曲冠状动脉整体WSS增高,从而可能延缓冠状动脉粥样硬化的进展。     

壁冠状动脉血流动力学体外模拟

目的 研究心肌桥压迫对壁冠状动脉内血流、正压力、周向应力、切应力的影响。方法 对原有的壁冠状动脉模拟装置进行较大改进,使其测量的血流动力学参数从单一应力（正应力）扩展到多种应力,以便更全面准确地模拟在正压力、周向应力、切应力共同作用下的真实血流动力学环境,从而综合考虑在多种应力共同作用下血流动力学规律与壁冠状动脉粥样硬化之间的关联。结果 壁冠状动脉模拟装置实验结果表明,应力的异常主要位于壁冠状动脉近端,随着心肌桥压迫程度加剧,近端的应力平均值与波动值明显增大,正应力平均值升高27.8%,波动值升高139%。结论 心肌桥压迫造成壁冠状动脉近端血流动力学发生异常,对认识冠脉粥样硬化发病的血流动力学机理具有重要意义,对于心肌桥的病理影响及治疗具有潜在的临床价值。     

冠状动脉16层CT成像在评价冠状动脉狭窄中的可靠性及价值

目的:以常规冠状动脉造影为标准,比较16层螺旋CT冠状动脉血管成像(CTA)在评价冠状动脉狭窄中的可靠性及价值。方法:56例临床怀疑冠心病患者分别行冠状动脉造影和16层CTA,对各个冠脉节段进行比较分析,得出CTA诊断冠状动脉狭窄的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。结果:16层CT诊断轻、中、重度冠状动脉狭窄的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为88.89%、98.09%、84.21%、98.72%,94.59%、99.97%、87.50%、99.59%,92.50%、97.52%、75.51%、99.37%。结论:16层螺旋CT可作为诊断冠心病的筛选手段以及冠脉手术术前评价和术后复查的常规方法。     

基于CT血管成像的斑块定量分析在冠状动脉血流动力学异常诊断中的应用价值

目的:探讨基于冠状动脉CT血管成像(CCTA)分析斑块定量指标在冠状动脉血流动力学异常诊断中的应用价值。方法:回顾性病例对照研究。纳入2020年7—10月天津医科大学总医院行CCTA检查的冠状动脉单支或多支局限性狭窄患者104例(共检出病变血管200支)的临床及影像学资料,其中男63例、女41例,年龄45~83岁。依据...     

基于冠状动脉形状阻力的血流储备分数数值模拟

目的构建一种将狭窄形状阻力作为边界条件的无创计算血流储备分数(FFRCT)的方法,检验其计算准确性。方法取16例患者冠状动脉CT血管造影图像进行三维重建;考虑狭窄最小横截面积、狭窄长度构建形状阻力的数学模型,并以此造成的压力差作为边界条件加载到FFRCT计算中(简称形状阻力法)。以临床FFR值作为金标准,从平均误差率、准确率、敏感性以及阳性、阴性预测率5个方面,对照以往的管径法和体积法,分析形状阻力法的准确性。结果基于管径法、体积法、形状阻力法计算FFRCT平均误差率分别为11.76%、10.46%、4.82%,准确率分别为85%、65%、90%,敏感性分别为85.7%、66.7%、87.5%,阳性预测率分别为75%、25%、87.5%,阴性预测率均为91.6%。结论从平均误差率、准确率、敏感性、阳性预测率方面,所建立的形状阻力法均优于管径法和体积法,形状阻力法计算的FFRCT与临床实测FFR具有良好的一致性,为FFRCT的计算和应用提供一种新方法。     

冠状动脉移植管的血流动力学数值模拟

采用有限元数值计算的方法，模拟了冠状动脉搭桥术中移植管内的生理流动。计算模型包括了冠状动脉狭窄，并考虑了由于移植管直径大于冠状动脉直径而在两者缝合时移植管的变形。计算结果分析了缝合区附近的流场、二次流、壁面切应力在心动周期内的时空分布情况。计算结果表明，在缝合前端下游，存在一个低切应力、高切应力梯度的区域，在缝合区底部存在一个高切应力、高切应力梯度的区域。这两个区域都是内皮细胞增生并造成移植管术后再阻塞的危险部位。     

缓变狭窄幅度径向振荡血管内血流动力学

本文研究缓变狭窄幅度径向振荡血管内血液脉动流。求解线化的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔ－ｏｋｅｓ血流方程和管壁方程,得出速度剖面和管壁切庆力。结果表明狭窄参数的变化对流动有很大影响。在狭窄区仙,速度变化和狭窄程度及狭窄幅度振荡频率的耦合作用有关。当狭窄幅度振荡频率接近血流基频时,血液速度变化较大,并且狭窄区最大壁切应力达到峰值。     

具不同狭窄-吻合口位置关系的冠状动脉搭桥术的血流动力学仿真分析

目的通过有限元仿真探索带有辅助搭桥血管模式的冠状动脉搭桥术中,辅助搭桥管吻合口与冠状动脉狭窄处之间的距离对该吻合口及其下游区域的血流动力学影响,为带有辅助搭桥管的新型冠状动脉搭桥术的临床应用提供理论指导。方法利用有限元分析方法,假定血液为不可压缩牛顿流体,建立3种搭桥血管模型,其冠状动脉上吻合口和狭窄的距离分别为0.0045 m、0.006 m和0.009 m。通过仿真结果考察不同模型中的血流速度、壁面切应力等参数的变化。结果吻合口与狭窄处之间的距离不同,冠状动脉血管内的血流动力学参数也不相同。速度方面,心动周期0.09 s时刻L1.5模型中吻合口足跟处轴向截面的最大速度约为0.54 m/s,同时刻L2和L3模型中其最大速度分别为0.45 m/s和0.37 m/s。壁面切应力方面,0.09 s时刻,L1.5模型中吻合口对应面的血管壁上其流动停滞点距离吻合口足跟仅为0.0024 m,同时刻L2和L3模型中其流动停滞点距离足跟处分别为0.0039 m和0.0068 m,长度明显增加。其他时刻流动停滞点分布有相同趋势。结论在实施冠状动脉搭桥术时,吻合口与狭窄处之间保持较大的距离,有利于改善吻合口处的血流动力学环境,降低吻合口处发生再狭窄的可能性。     

肾动脉狭窄形态对其血流动力学的影响

目的 探讨肾动脉狭窄(renal artery stenosis,RAS)的形态学参数对其血流动力学的影响,为临床治疗提供理论参考.方法 创建理想化RAS模型,运用计算流体力学方法探讨狭窄面积、对称性、长度和形状改变对肾动脉血流动力学影响.结果 肾灌注、压降和壁面剪切力分布与狭窄面积显著相关.当狭窄面积从50％逐步增大...     

右冠状动脉起源于左冠状窦的血流动力学分析

目的通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分析右冠状动脉起源于左冠状窦(anomalous origin of the right coronary artery from the left coronary artery sinus,AORL)的血流动力学参数,从而有效评估疾病。方法选取正常右冠状动脉(right coronary artery,RCA)和AORL两例个体病例,在Mimics软件中重建两个病例的血管模型,并将模型导入ANSYS CFX软件中进行血流动力学模拟计算,比较正常和AORL两种模型的血流动力学情况。结果 AORL模型右冠状动脉入口截面具有较小的血流量(9. 35 cm~3/s),有可能会导致右冠状动脉下游供血不足; AORL模型右冠状动脉急性拐角处的压力(13. 78 kPa)相比于正常模型右冠状动脉(14. 9 kPa)较低; AORL模型壁面剪切力(12. 83 Pa)大于正常模型(9. 74 Pa); AORL模型血管壁变形量较大。结论 AORL入口流速及拐角处压力均比正常RCA小,从而可能导致缺血症状发生。研究结果对临床上有效评估缺血等疾病具有理论指导意义。     

冠状动脉搭桥血流动力学数值模拟

目的深入研究缝合区附近的血流动力学特性,这对于了解内膜增生的发生机制以及提高冠状动脉搭桥畅通率有重要的指导与临床意义。方法通过运用三维重建软件和逆向工程软件从CT医学图像中重建出弯曲冠状动脉模型,并考虑移植管缝合到冠状动脉上时端口的变形。采用有限体积法数值研究的方法,模拟冠状动脉搭桥术中下游缝合区附近的血液流动的流场。结果临床上常出现内膜增生的位置都存在不正常的血流动力学现象,缝合前端和缝合后端都出现了严重的回流现象。结论在冠状动脉旁路移植术中,移值管远端应缝合到曲率较小的冠状动脉上。     

支架置入椎动脉开口处狭窄后突出距离的血流动力学分析

目的探讨支架置入椎动脉开口处狭窄后突出到左锁骨下动脉的距离对局部血流动力学的影响。方法分别构建未置入支架(模型1)以及置入支架无下移(模型2)、下移1 mm(模型3)、2 mm(模型4)、3 mm(模型5)的椎动脉模型。利用计算流体力学方法进行数值模拟,比较不同模型的血流流速、壁面切应力等血流动力学差异。结果支架置入术后,模型2的支架段壁面切应力降低85.33%、血流速度降低35.36%、旋动流现象消失。支架下移不同程度的几个模型相比,狭窄段的壁面切应力相差最大0.76%、血流速度相差最大0.45%。结论支架的置入椎动脉开口狭窄后的血流动力学变化显著,而支架下移距离对椎动脉流速和壁面切应力的影响不明显。     

基于CT成像的冠状动脉流固耦合分析

目的基于冠状动脉血管弹性特征,研究冠状动脉管壁及其内部血液流动的各力学参数的变化规律。方法根据健康人体冠状动脉造影的CT图像,用Mimics软件三维重建冠状动脉多分支结构;利用有限元方法,构建多分支血管计算模型。在假设血管壁为线弹性材料,血液流动为不可压缩牛顿流体瞬态流动条件下,进行血液及管壁的流固耦合分析,分析各参数的变化规律。结果冠状动脉内血液的流速在心脏舒张期达到最大;在冠状动脉弯曲及分叉处,流速会出现低速区,血管壁出现较大变形及等效应力。结论在进行冠状动脉粥样硬化形成机理的研究中,应考虑血管变形的影响。     

动脉血栓形成过程的血流动力学有限元分析

目的：研究动脉粥样硬化或血栓形成过程中血流动力学改变,为临床治疗提供理论指导。方法：采用ＡＮＳＹＳ Ｖ５．４有限元分析软件模拟血管建模并通过有限元分析方法观察了该模型因动脉粥样硬化斑或血栓形成所致血管逐步狭窄后血流状态的改变。同时观察了血液粘度逐步下降过程对血流状态的影响。结果：正常情况下,动脉血管内血流形式为层流,每层间血流速度不同,中心处血流速度最快,越向管壁处血流速度越慢。在血管狭窄部位则主要为高速层流,且该高速层流区流速随狭窄加重而回加快,缩窄区两端出现血液瘀滞区。血液粘度下降,高速层流区向远心端移动,缩窄区两端血液瘀滞区发生改变。结论：实验提示,临床上通过持续扩张血管的治疗有可能性改善动脉粥样硬化的治疗效果,有必要进一步研究血液粘度在该病治疗中的意义。     

沙疗对不同狭窄程度股动脉分叉管血流脉动动力学影响

文题释义： 埋沙疗法(简称沙疗)：是利用新疆天然的环境与资源,通过沙子的传热与磁性作用进行治疗的非药物性理疗方法。沙疗可以治疗风湿病,并且具有镇痛、镇静、消炎、消肿、降压、降血脂、止泻等作用。 双向流固耦合：在流体运动时所产生的力会使固体变形,与此同时固体的形变又会施加给流体,如此往复,持续不断。数值模拟中,双向流-固耦合是对流体模块以及固体模块的同时求解,计算流体模块的结果导入到固体模块,固体模块的结果再作用到流体模块中不断迭代。 背景：研究表明,维医沙疗对降低股动脉粥样硬化及血栓形成有一定的积极作用。 目的：通过对比沙疗前后4种狭窄模型的血流速度以及壁面切应力,研究沙疗对股动脉分叉管不同狭窄模型的血流动力学参数的影响。 方法：研究方案的实施符合新疆大学机械工程学院对研究的相关伦理要求,受者均对试验过程完全知情同意。采用医用软件Mimics10.01、逆向工程软件Geomagic Studio 2012与三维CAD软件UG 8.5将1名受试者的下肢CT数据进行分离、优化,得到人体股动脉分叉血管几何模型。依照下肢股动脉粥样硬化斑块所致的血管狭窄分级标准,将位于股动脉分叉管侧壁的斑块狭窄程度分别设置为0%(正常)、15%(正常)、30%(轻度)和50%(中度)。运用计算流体力学(CFD)方法进行数值模拟仿真,沙疗前血液流态选择Laminar层流模型,沙疗后血液选择标准κ-ε紊流模型,进行沙疗前后血流速度和壁面切应力分析。 结果与结论：①沙疗后的血流最大速度较沙疗前增大了0.35-0.45 m/s;②沙疗后动脉狭窄处的壁面切应力较沙疗前增大了5-11 Pa,50%狭窄率模型中狭窄处的壁面切应力达到了41 Pa;③结果说明,沙疗后动脉粥样硬化斑块扩大的趋势有所减弱,但50%(中度)以上狭窄率的患者沙疗后有斑块破裂的危险。 ORCID: 0000-0002-5540-4112(乔钰淇) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

壁冠状动脉血流动力学特性的实验模拟与理论研究

目的临床研究、动物实验和模拟试验都证实心肌桥在收缩期的压迫作用,可引起壁冠状动脉管腔狭窄,从而使流量、流速及压力发生变化,导致血流动力学特性的异常现象。作者从"水击"理沦的角度探讨冠状动脉心肌桥前端的压力和流速变化这一异常现象的力学背景。方法利用心肌桥模拟装置在收缩期中和舒张期初"水击"发生前后对壁冠状动脉血流动力学进行模拟并用一维水击波理论模型进行分析、计算,与正常情况下实验数据对比分析。结果壁冠状动脉近端收缩压的升高幅度、舒张期流速的升高幅度计算值与实验值基本一致。结论证实了壁冠状动脉血流动力学特性异常现象是由扰动引起的"水击"波。     

冠状动脉旁路移植术后竞争血流对桥血管血流动力学的影响

目的 研究冠状动脉旁路移植术后,不同程度竞争血流对左侧胸廓内动脉管壁壁面切应力(wall shear stress, WSS)的影响。方法 基于阈值分割方法,通过采用SimVascular软件从CT图像提取并重建左侧胸廓内动脉(left internal mammary artery, LIMA) 左前降支（left anterior descending, LAD）吻合口模型。根据LAD的狭窄程度将竞争血流分为无竞争（100%狭窄）、轻度竞争（50%、75%狭窄）和高度竞争血流（0%、30%狭窄）3组。通过数值模拟方法观察上述情况下吻合口模型的血流动力学表现。结果 随着竞争血流的增加,LIMA桥血管管壁WSS逐渐降低,但是震荡程度逐渐增加。高度竞争血流组LIMA管壁平均WSS（0%狭窄：2.73 Pa,30%狭窄：2.85 Pa）明显低于轻度竞争血流组（50%狭窄：4.77 Pa,75%狭窄：6.01 Pa）和无竞争血流组(100%狭窄：8.64 Pa);而其震荡剪切指数(oscillatory shear index, OSI)（0%狭窄：0.206,30%狭窄：0.085）却明显高于轻度竞争血流组（50%狭窄：0.014,75%狭窄：0.013）和无竞争血流组(100%狭窄：0.006)。结论 当LAD狭窄程度小于50%时,大量的竞争血流会使LIMA管壁WSS明显降低,并且呈剧烈震荡的状态,这种不利的WSS表现会影响LIMA的远期通畅率,并造成手术远期疗效的下降。     

16层CT冠状动脉狭窄造影成像的临床应用

目的评价16层CT冠状动脉成像（CTCA）的临床价值。方法对58例患者进行回顾性心电门控平扫及增强,后处理用Vessel View软件对所有病例扫描图像做多平面重建（MPR）,最大密度投影（MIP）,容积成像（VRT）,其中35例可疑冠心病患者行冠状动脉造影（SCA）比较。以管腔直径减少≥50%作为判定狭窄的标准,对各冠状动脉主要分支进行节段分析。结果85.1%冠状动脉节段图像可以用做评价,可较准确的显示冠状动脉病变。与SCA对照,敏感度和特异度分别为86.5%（32/37）和95.1%（214/225）。结论16层CT冠状动脉成像可显示较长节段的冠状动脉,较为准确地认定冠状动脉病变,具有较高的临床应用价值。     

螺旋CT血管成像和灌注成像技术对胃癌血供和血流动力学评价

目的研究螺旋CT血管成像（CTA）和灌注成像（CTPI）对胃癌血供和血流动力学评价及意义。方法选取经病理检查确诊的胃癌患者88例,其中63例采用体部灌注扫描序列行灌注扫描,分析血容量（BV）、血流量（BF）、表面通透性（PS）、平均通过时间（MTT）与胃癌局部分化、侵袭的相关性。27例患者行动态增强扫描,分析胃癌的位置及供血血管。结果 27例增强扫描患者中20例肝固有动脉、腹腔干、胃网膜右动脉、胃左右动脉应用容积再现（VR）可清晰显示,最大密度投影（MIP）显示细小血管,胃癌血供与肿瘤生长位置有密切关系,胃癌血管基本来自胃自身血管,BV、BF、PS、MTT与T分期差异有统计学意义（P〈0.05）;中高分化组与低分化组PS差异有统计学意义（P〈0.05）,与BF、BV、PS、MTT无明显相关（P〉0.05）。结论螺旋CTA能够清晰显像胃部肿瘤的血管及血供,提供了肿瘤与血管关系的观察,CTPI可显示胃癌局部分化、侵袭程度。