颅内动脉瘤壁面压力分布的数值模拟研究

目的探讨颅内动脉瘤壁面压力的强度和分布,分析壁面压力对动脉瘤发生及生长的影响。方法结合数字减影血管造影（DSA）,采用计算流体力学（CFD）软件,对20例动脉瘤行血流动力学数值模拟分析,包括分叉管顶瘤8例,侧壁瘤12例。分别记录瘤顶、瘤颈和临近载瘤动脉区域的平均压力值,并分析动脉瘤流场情况。结果20例动脉瘤瘤顶处壁面压力平均为（620．64±446．09）Pa,瘤颈处为（618．89±431．09）Pa,载瘤动脉处为（633．81±448．59）Pa,3个区域压力差异无统计学意义。分叉管顶瘤（411．23±126．28）Pa（766．59±515．46）Pa与侧壁瘤相比,平均壁面压力差异有统计学意义（P〈0．05）。结论动脉瘤内壁面压力与载瘤血管内无明显不同,推测局部压力的改变对动脉瘤发生、生长无影响,由于流场模式的差异导致侧壁瘤与分叉管顶瘤的平均壁面压力显著不同。     

不同类型脑动脉瘤内流体力学的三维数值模拟研究

目的探讨不同类型脑动脉瘤内流体力学的特征,为其治疗提供依据。方法建立宽颈与窄颈两种弯曲管侧壁型动脉瘤血液动力学三维数值模型,采用Fluent软件进行分析。结果宽颈动脉瘤内流速在任一时间点内均高于窄颈动脉瘤。瘤颈部的壁面切应力高于其他部位。瘤内压力场与瘤颈处载瘤动脉内压力值一致。结论宽颈动脉瘤较窄颈动脉瘤内血流动力学更加复杂,数值模拟研究有助于制订个体化治疗方案。     

颅内动脉瘤的三维数值模拟分析

目的应用计算流体力学软件结合有限元法对颅内动脉瘤进行三维数值模拟,分析动脉瘤的血液动力学特性。方法利用临床三维血管造影图像建立动脉瘤数值模型,用Matlab7.0软件及Ansys软件提取动脉瘤的立体轮廓并进行三维网格划分,然后应用Fluent6.02软件进行动脉瘤数值模拟及血流动力学分析。结果本例研究对象显示动脉瘤流入道的血流速度、动压及壁面切应力最高,流出道次之,顶部最低。结论①根据病人的解剖结构所构建的动脉瘤模型的三维数值模拟,把压力入口及脉搏波动应用其中,对血流动力学数据分析更先进、更接近临床实际。②动脉瘤顶部的血流流速、瘤内压力、壁面切应力均最低,这种特殊的结构导致了动脉瘤顶部可能成为动脉瘤破裂的部位。③动脉瘤三维数值模拟能够很好地反应动脉瘤的血液动力学特性,是一种极好的动脉瘤实验及临床研究方法。     

三维数值模拟颅内分叉部动脉瘤及血流动力学分析****☆

背景：已知血流动力学因素在动脉瘤的发生、发展和破裂中起重要作用。 目的：以三维计算机数值模拟观察颅内分叉部动脉瘤的血流动力学特性。 设计、时间及地点：三维数值模拟试验，于2008-07在北京神经外科研究所血管内治疗实验室进行。 对象：选择2008-04/07首都医科大学附属北京天坛医院神经介入科住院患者2例。病例1，女，37岁，血管造影示左侧前交通动脉瘤（共面的分叉部动脉瘤），右侧大脑前动脉A1段不显影。病例2，女，61岁，血管造影示基底动脉顶端动脉瘤（不共面的分叉部动脉瘤）。 方法：利用临床三维血管造影图像建立动脉瘤数值模型，并在GE公司的专用工作站进行三维重建。调整重建后的血管图像，并对其进行重新切片。然后运行Matlab 7.0软件及自写程序，逐渐生成动脉瘤的STL文件。导入网格生成软件，生成动脉瘤的三维网格。定义边界条件及提取血压波后，应用Fluent软件进行动脉瘤数值模拟。 主要观察指标：动脉瘤流入道、流出道、瘤顶部的血流速度、动压及壁面切应力。 结果：两个分叉部动脉瘤流入道的血流速度、动压及壁面切应力均最高，瘤顶部最低，与流出道相比较差异有显著性意义 （P < 0.05）；但共面的分叉部动脉瘤瘤顶部的动压较高，平均动压为(62.385 3±35.076 5) Pa；不共面的分叉部动脉瘤瘤顶部壁面切应力较低，平均壁面切应力为(0.220 7±0.071 6) Pa。 结论：瘤内动压在共面的分叉部动脉瘤破裂因素中起主要作用，而壁面切应力不足是不共面分叉部动脉瘤破裂的主要原因。     

未破裂颈内动脉侧方动脉瘤的血流动力学特点对比分析

目的 探讨直径大小对未破裂颈内动脉侧方动脉瘤的血流动力学影响.方法 对小中大三型未破裂颈内动脉侧方动脉瘤进行三维建模及计算流体力学模拟分析,分析其瘤内的血流动力学参数并进行比较.结果 小中大三型动脉瘤的血流均符合侧方动脉瘤的流动模式.小中大三型进行对比时发现动脉瘤越大,其内部涡流就越复杂.且小中大三型动脉瘤的壁面切应力( WSS)值顺序减小而切应力震荡因子( OSI)的值顺序增大.结论 未破裂动脉瘤随直径增大所具有的紊乱的涡流和低WSS高OSI可能跟其破裂风险增大有关.     

基于计算流体力学技术的个体化颅内动脉瘤三维刚性血流动力学模型

目的 建立基于计算流体力学技术（CFD）的个体化颅内动脉瘤血流动力学刚性模型.方法 用MIMICS软件读取病人颅内动脉瘤影像DICOM数据,进行三维实体重建.应用ANSYS-CFX软件进行三维刚性模型的数值仿真,分析与动脉瘤生长及破裂相关的血流动力学参数.结果 建立了个体化颅内动脉瘤血流动力学刚性模型,可以直观模拟动脉瘤血流动力学变化过程,形象地给出动脉瘤表面应力场的变化情况.在血流冲击瘤颈处,壁剪切力最大.结论 本研究建立的个体化颅内动脉瘤血流动力学模型快速、精确.动脉瘤的发生、发展和破裂与剪切力等血流动力学因素有关.动力学模型数值仿真结果可能为临床诊治提供理论分析基础.     

颅内动脉瘤血流动力学的计算流体动力学数值模拟研究

目的 模拟颅内动脉瘤内的血液流动,进而获得血流动力学的各种参数.方法 利用颅内动脉瘤二维数字减影血管造影容积成像数据,建立颅内动脉瘤三维有限元模型,应用计算流体动力学方法计算颅内动脉瘤血流动力学的各种参数.结果 实验获得了颅内动脉瘤血流动力学相关参数包括血流速度、剪切力、压力等,与数字减影血管造影对比可靠.结论 计算流体动力学数值模拟是研究颅内动脉瘤血流动力学的可靠方法.     

颅内典型囊性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进行三维数值模拟,分析不同类型动脉瘤的血液动力学特性。方法根据动脉瘤瘤体与载瘤动脉的关系,将颅内典型囊性动脉瘤分为A（动脉瘤位于血管弓背侧）、B（动脉瘤位于血管弓内侧）、C（分叉部动脉瘤,瘤轴平面与载瘤动脉轴共面）,D（分叉部动脉瘤,瘤轴平面与载瘤动脉轴不共面）四类。联合应用Matlab软件、Ansys软件、Fluent软件及自写程序对颅内囊性动脉瘤进行计算机数值模拟分析。结果颅内动脉瘤模型流入道的血流速度、动压及壁面切应力最高,流出道次之．顶部最低;A、B、D类动脉瘤冲击域壁面切应力最大;C类动脉瘤内动脉压普遍较高。结论对A、B、D类动脉瘤,冲击域壁面切应力最大可能是动脉瘤生长的主要因素,而其顶部壁面切应力不足可能是破裂的主要因素之一;对C类动脉瘤,动脉瘤内动压较高是其破裂的主要因素。     

支架置入对颅内动脉分叉部动脉瘤血流动力学的影响

目的 探讨支架置入对颅内动脉分叉部动脉瘤血流动力学的影响.方法 设计颅内分叉部动脉瘤的聚酯玻璃及计算机三维数值模型,通过体外循环技术和计算流体力学技术两种方法来比较支架置入前后动脉瘤的血流动力学变化.结果 体外循环模拟实验的结果 与计算流体力学数值模拟的结果 具有较好的一致性.支架置入弱化了瘤颈处的涡流运动并减轻了血液对瘤体侧壁的冲击.支架置入后,动脉瘤瘤颈处平均剪切力降低22.3%,瘤顶处平均剪切力增高44.9%,但瘤顶处剪切力仍低于瘤颈处.结论 支架置入带来的动脉瘤瘤内血流动力学参数的改变,可能有利于瘤内的血栓形成和减少治疗后的复发.     

镜像破裂与未破裂后交通动脉瘤血流动力学的数值模拟分析

目的 探讨镜像破裂与未破裂动脉瘤的血流动力学特征差异.方法 1例镜像破裂与未破裂后交通动脉瘤的三维血管造影资料,采用数学建模的方法,利用流体力学软件分析两者的血流动力学参数及流场特征.结果 双侧动脉瘤的血流方式一致,但破裂动脉瘤射入流更宽且冲击域分布不一致;最大流速高于未破裂动脉瘤;破裂动脉瘤壁面切应力(wall shear stress,WSS)分布不均,低WSS区域较大.结论 血流动力学在镜像的破裂与未破裂动脉瘤中存在差异,高流速与低壁面切应力可能与动脉瘤破裂出血相关.     

两种常见形态颅内动脉瘤的血流动力学研究

目的 对颅内动脉瘤进行三维数值模拟并分类.分析其血流动力学特性.方法 联合应用Matlab、Ansys、Fluent等软件及自写程序对39例颅内动脉瘤进行数值模拟.结果 两类动脉瘤模型流人道的血流速度、动压及壁面切应力最高,流出道次之,瘤顶部最低;且A类(长宽比>1.8)动脉瘤破裂率明显高于B类(长宽比≤1.8).A类动脉瘤流人道侧壁和瘤顶部壁而切应力比值(WSS'sratio)明显大于B类动脉瘤;且与其长宽比成正相关.结论 颅内动脉瘤顶部的血流速度、动压及壁面切应力均最低,是其破裂的主要原因和部位.流人道和瘤顶部壁面切应力比值及动脉瘤的长宽比反映动脉瘤的破裂风险,其比值越大,破裂风险越高.     

颅内动脉瘤三维计算机血流动力学数值模拟与术中对照分析

目的 利用三维计算机血流动力学数值模拟技术,数字化地显示动脉瘤及其载瘤动脉的血流速度、轨迹、剪切力等多项参数,结合显微动脉瘤夹闭术中对动脉瘤壁的观察,对动脉瘤破口位置的观察进行对比分析,探讨动脉瘤破口的血流动力学特征和动脉瘤破裂的机制.方法 选取资料完整的动脉瘤患者14例,在三维CTA图像基础上,利用本课题组自写程序及美国Ansys公司的ICEM,美国Fluent公司的Fluent 6.02等,对动脉瘤进行三维计算机血流动力学数值模拟,得出动脉瘤剪切力分布特点,结合动脉瘤夹闭术中所见进行对比分析.结果 根据分析结果我们将患者分为两组.A组:破裂口位于动脉瘤侧壁(10例),模拟结果显示动脉瘤中有涡流产生,破裂口处剪切力在8.5959～10.8419 pascal之间,平均剪切力为9.0704 pascal.B组:破裂口位于动脉瘤底部(4例),模拟结果显示动脉瘤内均无典型涡流,破口处剪切力在0.6983～0.9744 pascal,平均剪切力为0.8364pascal.从A、B两组动脉瘤特点可知,破裂口位于侧壁的动脉瘤内有涡流存在,破口处剪切力较大;破裂口位于底部的动脉瘤内无典型涡流,破裂口处剪切力较小.结论 强剪切力和弱剪切力均与动脉瘤的破裂有关,有助于解释动脉瘤破裂的机制.

Abstract：

Objective With the cranial aneurysm's 3D - computational hemodynamics numerical simulation, we can get the cranial aneurysms and its's mother arteries' blood flow rate, path and wall shearing stress and so on. Taking use of the contrast analysis of the hemodynamics result and the findings in operation,we can try to find the hemodynamic character and the mechanism of the rupture on the aneurysm.Method We choose 14 aneurysm patients with complete clinical data. With the 3D - CTA image, we take use of self - program, American Ansys - ICEM and Fluent6. 02 softwares to simulate blood flow in the aneurysm. Finally we got the wall shearing stress distribution on the aneurysm, and contrastedly analyzed the results and the findings in operation. Result According to the analysis result, we can divide the patients into two groups. Group A:the rapture locates on the side wall of the aneurysm( 10 cases). The simulation results show there is turbulent flow in this kind of aneurysm. The wall shearing stress of the rupture is between 8. 5959 ～ 10. 8419 pascal,and the average is 9. 0704 pascal. Group B:The rupture locates on the tip of the aneurysm (4 cases ). The simulation results show there is no turbulent flow in this kind of aneurysm. The wall shearing stress of the rupture is between 0. 6983 ～ 0. 9744 pascal, and the average is 0. 8364 pascal. According to the character of group A and B,there is turbulent flow in the aneurysm with the rupture on the side wall ,and the wall shearing stress of the rupture is larger. There is no turbulent flow in the aneurysm with the rupture on the tip,and the wall shearing stress of the rupture is smaller. Conclusions If the wall shearing stress is too high or too low,it will cause the rupture of the aneurysm. The deduction helps to explain the mechanism of the aneurysm's rupture.     

顶端动脉瘤的血流动力学数值模拟压力分析

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。方法采用计算瘤体力学(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。结果流场压力呈周期性变化,压力剧烈变化的时间窗为0～0.62T (T为周期),与速度剧烈变化时间窗一致;动脉瘤内各处压力周期变化与流场的周期变化一致;每一个具体的时刻,流场压力分布不均衡。结论压力是动脉瘤破裂的危险因子之一,压力急剧变化的时间窗是0～0.62T,与流场速度急剧变化窗一致,是动脉瘤破裂的的危险窗。每一个时刻动脉瘤流场内压力分布不均衡。CFD数值模拟是一种反映动脉瘤血流动力学较好的方法,能为动脉瘤的病理生理机制和临床治疗提供较好的帮助。     

颈动脉分叉磁共振血管成像的计算流体力学研究初探

目的初步应用计算流体力学方法(Computational fluid dynamics,CFD)结合MRA血管影像显示并分析在体颈动脉分叉的血流动力状态。方法选取2005年间3例志愿者,采用德国SIEMENS公司TRIO型3．0T磁共振仪,行颈动脉CEMRA检查,并行最大强度投影和表面遮盖重建,同时扫描所得原始图像经计算机处理后采用CFD方法计算并显示该段血管的血流动力学各项指标。结果(1)3例志愿者6条颈动脉分叉的血流速度平均值范围为0．03～0．56 m/s,颈外动脉内侧壁和颈内动脉外侧壁可见一高血流速度区域,范围分别为0．06～0．54 m/s和0．03～0．73 m/s,球部可见低血流速度区,范围为0．02～0．18 m/s;颈动脉分叉区及颈内动脉和颈外动脉的近端均可见血液涡流与回流,其形态随心动周期的时相而变化,在收缩中晚期,上述区域的涡流与回流尤为显著。随着血流向颈内和颈外动脉远端流向,该涡流与回流逐渐消失。(2)血流绝对压、动态压、静态压和总压的平均值范围分别为101 080．50～101 353．30 Pa、0．90～215．81 Pa、-244．45～28．33 Pa和-28．65～29．23 Pa;(3)管壁切应力平均值范围为0．37～9．21 Pa,在颈动脉球部发现大范围的低切应力区,大小为0．23～0．28 Pa,颈外动脉外侧壁及颈内动脉内侧壁区存在一小范围低切应力区,分别为0．37～0．42 Pa和0．32～0．37 Pa。在分叉顶部呈高切应力。结论应用CFD方法结合MRA血管影像技术能计算并显示颈动脉分叉的血流动力学各项指标,并可显示血液的分流、涡流反流及切应力和压力等的时空分布情况,实现了颈动脉分叉血流动力学指标的个体化测定,是结合计算机学、影像学和血流动力学等的交叉学科技术,具有快捷、简便、准确和灵活等特点。     

颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞术后的血流动力学变化:基于计算流体力学分析

目的 探讨颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞后瘤腔和载瘤动脉的血流动力学改变.方法 回顾性分析2021年3～8月Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗的24例颅内动脉瘤的临床资料.收集术前、术后即刻动脉瘤瘤腔和载瘤动脉处DSA数据的DICOM格式,导入OpenFOAM软件,应用计算流体力学数值模拟技术...