利用非均匀格Boltzmann方法研究支架对颅内动脉瘤血流动力学的影响

目的研究截面为不同旋转角度的三角形支架对颅内动脉瘤血流动力学的影响。方法采用非均匀格子Boltzmann方法对支架区域进行局部加细,并结合曲边界处理格式对置入支架的颅内动脉瘤进行数值模拟。通过对动脉瘤内流动形态、瘤口速度、瘤内速度减小量等动力学参量的分析,探讨不同旋转角度支架用于治疗颅内动脉瘤的效果。结果在减小瘤内血流速度方面,旋转角为180°的三角形截面支架效果最好,无旋转的三角形截面支架引起的速度减少量最小。在孔隙率较低情况下,截面为不同旋转角度的三角形支架起到效果差异较小。结论非均匀格子Boltzmann方法结合曲边界处理格式可以较准确地研究动脉瘤血流动力学特性,为支架的设计提供参考依据,并为临床介入治疗法提供一定的指导。     

支架植入颅内蜿蜒型动脉瘤的血流动力学仿真

目的　构建蜿蜒型动脉瘤和弯曲支架三维有限元模型,研究支架植入动脉瘤后的血流动力学的变化。方法　通过CAD软件构建出几何实体模型,借助有限元软件利用计算流体力学方法,分别对无支架和有支架的蜿蜒型脑动脉瘤定常流动血流动力学进行数值模拟,分析在动脉瘤中植入内支架前后的瘤腔内流动情形、压力和壁面切应力分布的变化情况。结果　有支架动脉瘤模型上游瘤腔内的血流速度被大大削弱,圆顶突起处局部高压力明显减弱,在下游瘤腔沿壁面的压力也得到明显降低并且分布也均衡了很多,末端唇缘处局部高切应力消失了,出现的是较小且均衡的切应力。结论　有支架模型瘤腔内的流速明显减小,均衡的压力分布与瘤腔内减弱的流动速度是相互统一的,利于瘤腔内血栓的形成。     

基于格子Boltzmann方法的体肺分流术血流动力学几何多维度数值研究

目的 利用基于时间步耦合的几何多维度方法,模拟单心室疾病体肺分流术后的血流动力学,得到搭桥管局部三维流场和手术前后整体血流动力学信息。方法 首先,通过术前的心血管集中参数模型（0D）和手术搭桥管三维模型（3D）建立0D-3D耦合的多维度血流动力学模型,并讨论模型0D-3D交界面耦合条件及时间步耦合算法;其次,实现了基于格子Boltzmann方法的3D 计算流体动力学（computational fluid dynamics, CFD）和0D集中参数模型耦合求解的多维度仿真;最后,通过多维度模型与术前集中参数模型的结果对比手术前后血流动力学变化。结果 多维度仿真得到了术后心血管整体血流动力学改变和手术局部的三维流场信息,模拟结果显示肺循环分流比由术前32.21%提高至57.8%。结论 体肺分流术中植入连接体循环和肺循环的搭桥管能够有效增加单心室病人肺循环的供血;几何多维度仿真能够有效模拟心血管整体血流动力学改变和所关心部位的三维流场信息,对心血管临床术前规划有重要意义。     

三种截面支架对动脉瘤血流动力学影响的比较研究

目的提出不同于传统支架的三角形网丝截面支架,并对其进行数值模拟,比较圆形、矩形、三角形截面支架在动脉瘤内的血流动力学效果。方法构建3个有支架植入的动脉瘤模型,分别为圆形(CM型)、矩形(RM型)和三角形(TM型)截面支架模型,并与1个无支架的动脉瘤模型(UM型)对照。在相同的边界条件下,利用有限单元法对4个模型进行流固耦合数值模拟。结果 RM型比TM型和CM型的速度更低、流阻更高、流转时间更长,所以矩形、三角形、圆形截面支架血液流动的影响效果依次降低。在削弱壁面切应力大小、降低壁面切应力波动性方面,RM型比TM型和CM型更加显著,但CM型和TM型的壁面升压低于RM型。壁面应力分布和变形结果表明动脉瘤沿远侧壁生长的可能性大于近侧壁,瘤顶破裂的风险最大。结论 3种截面支架展示了不同的血流动力学,这些结果为血管内支架的结构设计和优化提供了有意义的参考依据。     

血管支架对颅内动脉瘤血液动力学的数值模拟

血管支架作为治疗颅内动脉瘤的新方法被广泛运用到临床中,而且越来越普遍。但由于某些支架植入后不能满足力学要求或对瘤内血液动力学无明显影响,反而更易形成血栓,造成动脉瘤破裂。本研究首先通过结构静力学分析比较矩形截面网格状支架和网丝编织成的圆形截面螺旋形支架的弯曲变形能力及扭转变形能力;然后将网格支架植入实际脑动脉瘤模型,进行流－固耦合模拟仿真,分析血流速度、壁面压力及壁面剪切力变化。结果表明：两种支架能够在不损失径向支撑力的情况下,提供良好的轴向顺应性,且网格状支架的变形能力高于螺旋状支架;支架植入后血液动力学各项指标明显降低。血管支架对颅内动脉瘤血液动力学有很大影响,可为临床治疗动脉瘤提供理论依据。     

分支血管直径对颅内动脉瘤置入血流导向装置后血流动力学参数的影响

目的综合考虑血流导向装置(flow diverter,FD)置入对动脉瘤瘤体及分支血管的影响,为临床制定更加合理的FD栓塞颅内动脉瘤手术策略提供参考。方法基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,创新应用多孔介质模型模拟FD栓塞颅内分叉动脉瘤的过程。分析和比较不同分支血管直径条件下FD置入动脉瘤前后瘤体与分支血管血液流场、血流速度、壁面压力、壁面剪切力(wall shear stress,WSS)等血流动力学参数的变化。结果 FD置入改变动脉瘤内的血流动力学特征,血流速度减小,动脉瘤壁尤其是顶部压力减小,瘤颈口WSS增大,但瘤颈远侧端与近侧端WSS的差异减小。且不同分支血管直径对血流动力学特征改变的影响程度不同,直径越大,FD置入后流入分支血管内血流的减少量越大,但瘤体内血液流速与瘤顶压力的减少量越小,同时瘤颈部WSS增加量越小。结论分支血管直径越大,FD对动脉瘤的栓塞治疗效果与对血管粥样硬化的改善作用越差,越易造成分支闭塞或其他缺血性并发症的发生。此类情况下进行FD介入栓塞术尤其需要引起临床医师注意。     

颅内动脉瘤夹闭手术的血流动力学数值分析

本文利用计算流体力学(CFD)方法对颅内动脉瘤夹闭手术前后血液流场进行三维数值模拟,根据血流动力学对手术方案的可行性进行预估。采用逆向工程软件Mimics对临床CT图像进行三维数字化重构,结合相关脉动血流量,模拟心动周期不同时刻的血流动力学细节。通过计算得到了模型手术前后在心动周期不同时刻的速度场、壁面剪切应力场、压力场的分布特征,对比分析手术前后分叉处的血流速度、壁面剪切应力、壁面压力变化,结果显示术后的血流速度与壁面剪切力显著提高,而壁面压强则明显降低。     

基于CT重建颅内动脉瘤非稳态血流分析

选择Navier-Stokes方程作为颅内动脉瘤三维重建模型的不可压缩血液流动的数学模型,使用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的方法对颅内动脉瘤模型进行非牛顿(non-Newtonian fluid)模型的非定常流的数值模拟。计算3个心跳脉动周期的数值,认为第三个心跳脉动周期为稳定周期并选择第三个周期为研究对象。分析了稳定周期内不同时刻血液动力学特性参数分布情况对颅内动脉瘤的形成、生长和破裂的影响。并将此结果与牛顿(Newtonian fluid)血液模型的流线、壁面剪切力、壁面压力分布特性进行对比。结果显示,非牛顿流体血液模型比牛顿血液模型更有可信度,比较符合真实血液的流动特性,在血液流动的心跳脉动周期内,非牛顿流体的(速度、压力、壁面剪切力等)分布更加平滑。过高的壁面剪切力会直接造成动脉瘤区域处破裂,过低的壁面剪切力会使血液的营养成为和代谢物遗留在血管区域导致血液粥样化的形成。     

半圆形截面支架介入串联囊状动脉瘤的血流动力学仿真

为了研究半圆形截面支架对颅内串联囊状动脉瘤血流动力学的影响,针对同一动脉瘤结构,构建无支架和4种截面支架介入动脉瘤的有限元模型,分别命名无支架为U型、圆形截面为C型、半圆形截面圆面朝向瘤腔为ES型、圆面朝向血管轴向为IS型,然后对模型中的生理脉动流进行计算流体动力学仿真。数值模拟的结果显示:有支架模型的腔内流速被有效削弱,壁面附近的流速很低;血流对瘤腔的冲击减弱,壁面切应力的量值和波动性降低,分布均衡;腔内压力在支架介入后略有升高。对比分析两个瘤腔,流动情况和壁面切应力基本相同,下游瘤腔的压力低于上游瘤腔。IS型的仿真结果更好,这为支架的结构设计提供了一些理论指导。     

右美托咪定对颅内动脉瘤患者手术麻醉诱导中血流动力学的影响

目的:探讨右美托咪定在颅内动脉瘤患者手术麻醉诱导中对血流动力学指标的影响。方法:选取我院2015年7月至2018年10月接受颅内动脉瘤手术的66例患者,采用随机数字表法分为对照组和观察组(n=33)。观察组患者在麻醉诱导前静脉注射右美托咪定1μg·kg~(-1),对照组患者则静脉注射0.9%的氯化钠。记录两组患者T1、T2、T3、T4时间点的血流动力学指标变化,并采用统计学分析。结果:T3、T4时观察组收缩压、舒张压、心率显著低于对照组(P0.05)。观察组的收缩压、舒张压、心率在波动值均明显小于对照组(P0.05)。结论:在颅内动脉瘤患者手术麻醉诱导前注射右美托咪定能够将血流动学指标维持稳定状态,减少波动,有助于手术的顺利进行。     

颅内动脉瘤径颈比对瘤体与分支血管血流动力学影响的数值模拟研究

动脉瘤的血流动力学是影响其生长与破裂的重要因素,尤其是形态学参数径颈比(aspect ratio,AR,瘤体长径/瘤颈宽度)对其血流动力学影响较大。本研究使用基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术的ANSYS 16.0软件包,数值仿真分析了不同径颈比对颅内动脉瘤瘤体与分支血管血流动力学的影响,为临床上制定合理的形态学与血流动力学指标来筛选高危的动脉瘤患者,并进行积极的干预治疗提供一定的理论依据。通过使用空间直角坐标系建立径颈比为3.33、2.5、2、1.67、1.43、1.25的理想颅内动脉瘤几何模型,分析和比较了包括血液流场与涡量分布、流速与流量、壁面压力、壁面切应力(wall shear stress,WSS)、瘤颈近远侧端与分支血管剪切应变率(shear strain rate,SSR)在内的血流动力学参数。数值模拟结果给出了动脉瘤与分支血管内的流线图、涡核图、压力分布云图、WSS分布云图以及随X轴变化的流速与压力峰值分布曲线。分析得出,径颈比决定瘤内血流模式,径颈比减小,瘤顶的流速与SSR增大,瘤壁上的压力与WSS增大,分支血管壁上的压力增大,且WSS/SSR瘤颈远侧端>WSS/SSR瘤颈近侧端>WSS/SSR分支血管中心,涡核区域由瘤体远侧壁增大至覆盖整个动脉瘤,但对分支血管内血流的阻碍作用减小。     

模块化内嵌分支支架形态特征对支架内血流动力学的影响

目的 基于模块化内嵌分支支架(modular inner branched stent graft, MIBSG)的参数化模型,研究该支架形态特征对术后支架内血流动力学特征的影响。方法 求解血流和MIBSG相互作用的流固耦合模型,分析分支支架的分支角度和管径对支架内血流动力学特征影响。结果 随着分支支架与主动脉弓支架之间的角度增大,分支内的血流量降低,受到的应力和产生的位移增大。分支支架的管径减小,血流量灌注会显著下降,应力和位移却先增大后减小。结论 MIBSG形态变化不仅影响分支支架的血流灌注率,还会影响支架所受应力和产生的位移。临床上使用该类型支架治疗主动脉弓部病变前,需要在手术预案中根据实际情况充分考虑支架的走向和扭转。     

支架植入动脉后的血流动力学特性的研究方法

支架植入术是当今治疗动脉粥样硬化冠心病的一个非常重要的方法,而支架内血栓和新生内膜增生所致的再狭窄是导致冠脉内支架植入术失败的主要原因。大量研究表明支架的血流动力学特性影响了血栓的形成和新生内膜的增生,从而导致了支架内的再狭窄。我们回顾了病变血管支架术的重要性及其存在的问题,通过分析支架血流动力学特性的研究方法,综述了该领域的研究成果和进展。     

支架筋截面形状对血流动力学影响的数值分析

通过对方形、圆形和椭圆形三种横截面支架筋附近的血流动力学数值分析,对优化设计支架结构提供流体力学理论指导。利用边界元方法,计算了血液流场、血管壁切应力及支架筋所受压力。与方形和圆形截面支架筋比较,椭圆形截面支架筋对血流的扰动较小,支架筋所受压力较对称,并且支架筋间没有形成低切应力区。椭圆形截面支架筋对增加支架置入后的稳定性、防止再狭窄有一定的优越性。     

支架植入颅内动脉瘤治疗效果的数值模拟研究

研究不同结构形状的血管支架用于治疗颅内动脉瘤后对血流动力学的影响。针对同一个体化颅内动脉瘤模型,设计了三种网丝截面相同、通透率近似相等、结构形状不同的支架。将这三种支架植入颅内动脉瘤模型,进行双向流固耦合数值模拟,分析血流速度、壁面切应力的变化情况。三种支架中,螺旋型支架对动脉瘤瘤腔内的血流旋涡改善效果最佳,对动脉瘤瘤颈和瘤顶部分较高的壁面切应力削弱也最明显;周期型支架的柔顺性优于其余两种类型的支架。螺旋型支架植入颅内动脉瘤的治疗效果最佳,但不适合几何形状复杂的血管,本研究也可为进一步优化支架结构提供依据。     

个体化颈动脉瘤的血流动力学特性分析

目的 构建个体化的流固耦合模型,计算分析不同血液特性对动脉瘤腔内血液动力学的影响,进一步探讨对脑动脉瘤破裂的影响.方法 首先采集3D数字剪影图像构建动脉瘤模型,通过流体动力学计算方法分析在相同边界条件下,不同血流特性对颈动脉瘤动力学参数的影响.最后对简化颈动脉瘤实验模型进行粒子图像测试(particle image v...     

蜿蜒型脑动脉瘤的血流动力学仿真

目的分析在一个心动周期中蜿蜒型脑动脉瘤的血液流动情形、压力和壁面切应力分布和变化情况。方法构建了二维理想化的蜿蜒型脑动脉瘤（有2个动脉瘤）几何模型。利用计算流体力学方法对生理性脉动流进行了数值仿真。选择6个相继的心动时刻来显示流腔内的流动。结果2个流腔内的流动情形和壁面切应力分布呈现相似的特征,而第2个动脉瘤的末端瘤口则呈现非常高的壁面切应力和很高的压力梯度,这将更易于导致动脉瘤的发展和破裂。结论血液流动特征可以帮助人们更好地理解在S形弯曲动脉上滋生的在体蜿蜒型动脉瘤的血流动力学特性。     

基于CT颅内动脉瘤支架的表面剪切应力分析

BACKGROUND: Numerical stimulation technology is a good method to analyze blood flow changes after intracranial aneurysm stenting that often result in restenosis.     

支架置入前脑动脉瘤血流场的特性分析

BACKGROUND: Cerebral aneurysm is a kind of mortal hemangioma, and its treatments such as endovascular embolization and clipping both cause high postoperative recurrence rate and mortality. So the stent implantation for cerebral aneurysm is coming into being. OBJECTTVE: To evaluate the hemodynamic parameters after stent implantation into cerebral aneurysm and to provide a novel feasible strategy for clinical treatment. METHODS: A retrospective analysis was preformed based on the CT image data of 11 patients with cerebral aneurysm from the Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University. Firstly, the flexible and solid model of cerebral aneurysm was established by the MIMICS and reverse engineering. Secondly, the matching stent model was implanted into the cerebral aneurysm, and then the blood flow structure of cerebral aneurysm was analyzed by the fluid dynamics theory and the Fluent with the method of two-way flow solid coupling. Finally, comparative analysis of the kinetic parameters of cerebral aneurysm before and after implantation, including wall pressure, blood velocity, path line of the blood flow, wall shear stress, wall deformation was conducted, and blood flow characteristics after stent implantation were analyzed under different entrance velocity. RESULTS AND CONCLUSION: After implantation, the wall surface pressure was reduced about 61.1%; the blood flow velocity around the stent and the inside of the cerebral aneurysm was decelerated obviously; under setting 2 000 lines of blood flow, the number of path line of blood flow into the cerebral aneurysm reduced about 75.0%, the maximum wall shear stress decreased about 79.3%, and the maximum wall deformation reduced to a lower level. The entrance velocity was respectively v1=0.1 m/s, v2=0.2 m/s, v3=0.3 m/s and the wall pressure was in a gradient ascent; the wall shear stress increased with the velocity, meanwhile, τzou (left neck of aneurysm) <τzhong (aneurysm )< τyou (right neck of aneurysm). The path lines of blood flow mainly concentrated in the top of the aneurysm, and the blood velocity markedly affected the surface deformation. These results indicate that main hemodynamic parameters are obviously improved after stent implantation into cerebral aneurysm, and the blood velocity should never be neglectful in the treatment process.     

支架辅助弹簧圈栓塞治疗颅内动脉瘤术后支架内血栓发生的影响因素

目的 探讨支架辅助弹簧圈栓塞(SACE)治疗颅内动脉瘤术后发生支架内血栓的影响因素,并分析支架内血栓对患者神经预后的影响。方法 回顾性分析我院神经外科收治的84例行SACE治疗的颅内动脉瘤患者的临床资料,根据术后是否发生支架内血栓将其分为血栓组(7例)和无血栓组(77例),收集患者基线资料和围术期数据,采用Logistic回归分析影响SACE治疗颅内动脉瘤术后支架内血栓发生的危险因素,随访患者神经预后情况,分析支架内血栓形成对神经预后的影响。结果 血栓组患者年龄大于无血栓组(P 0. 05),收缩压、合并糖尿病的比例、支架类型为LEO的比例、置入支架数量为3个的比例、支架直径3 mm的比例、手术时间≥3 h的比例、术中肝素化不充分的比例、术后抗凝不充分的比例、术前FPG、白细胞计数高于无血栓组(P 0. 05)。Logistic回归分析结果显示,支架类型为LEO(OR=1. 844,95%CI:1. 732～1. 931)、支架直径3 mm(OR=2. 298,95%CI:2. 105～2. 356)、手术时间≥3 h(OR=1. 749,95%CI:1. 623～1. 895)、术后抗凝不充分(OR=1. 516,95%CI:1. 438～1. 665)是SACE术后发生支架内血栓的危险因素(P 0. 01)。84例患者失访3例,其余81例患者中,预后良好60例,预后不良21例,血栓组预后不良发生率高于无血栓组(P 0. 05)。结论 SACE术后具有一定支架内血栓的风险,支架内血栓的发生可恶化患者神经预后。支架类型、支架直径、手术时间、抗凝管理均与SACE术后支架内血栓的发生有关。