覆膜支架治疗主动脉夹层的有限元分析

目的利用有限元方法模拟覆膜支架植入治疗主动脉夹层的过程,通过观察覆膜支架在血管不同位置处释放对血管壁上的应力分布情况,分析覆膜支架植入后血管出现新发破口的生物力学机制。方法根据主动脉的计算机断层血管造影影像数据,进行图像分割和三维重建,建立具有病人特异性的主动脉夹层的三维几何模型;根据文献数据,给定主动脉夹层壁厚和材料属性;利用CAD软件设计出不同几何参数的覆膜支架环;利用有限元分析软件模拟覆膜支架的释放过程。结果当覆膜支架处于稳定状态时,血管最大Von Mises应力与覆膜支架的释放位置有关;血管壁上的最大Von Mises应力点分布在裸支架及第1节细小镍钛合金环接触处,该作用力的长期存在可能是这个部位出现新发破口的原因。结论覆膜支架的释放位置对主动脉上的最大Von Mises应力分布影响较弱,但对主动脉上的Von Mises应力影响较为明显。研究结果对临床上覆膜支架释放位置的选择具有指导意义。     

脑血流自动调节功能的三单元模型

目的建立一个三单元集中参数模型来模拟脑血流的自动调节功能。方法根据Bloor的实验数据拟合了一条在脑血流自动调节功能中,反映脑血流量和平均动脉压之间关系的三次曲线,然后利用这一拟合曲线来确定模型中的不定常电阻元件。结果利用这一模型,对不同压力变化情况下的脑血流量变化进行了数值模拟。通过与实验数据进行了对比,发现这一不定常三单元模型能够较为简单地模拟脑血流自动调节功能。结论经过改造的这一三单元集中参数模型可以为脑血流自动调节功能及脑血管疾病的研究提供帮助。     

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.     

基于个体CT影像的胸主动脉-血管内支架数值仿真初探

目的:通过对胸主动脉和血管内支架的数值仿真,进行主动脉与支架相互作用的有限元分析,企盼阐明支架径向支撑力、弹性回直力及支架源性损伤的作用机制。方法:采用临床患者薄层CT血管造影(CT angiography,CTA)的图像资料,运用MIMICS软件进行主动脉三维数值模型的构建,使用ABAQUS软件对主动脉及支架模型进行有限元建模。对模拟支架在人体内置入及释放的过程通过有限元方法进行分析和运算,获得相关力学数据及其分布。结果:在胸降主动脉近段,由近端向远端截取3个横截面,观察各自周长和截面积的变化。结果显示,原先的周长分别为72.406mm、69.571mm和65.381mm,支架置入后分别增加至77.468mm、75.931mm和71.013mm,分别增长为6.99%、9.14%和8.61%;原先的截面积分别为410.690mm2、379.788mm2和337.648mm2,支架置入后分别增加至469.697mm2、453.749mm2和399.111mm2,增长率分别为14.37%、19.47%和18.20%。在血管支架的两端附近应力相对较大且分布不均,最大的应力靠近支架近端。结论:基于CT影像的主动脉和血管内支架的数值仿真切实可行,初步结果判断与临床表现吻合,有望为血管和支架相互作用的相关研究提供依据。     

单纯支架治疗梭形动脉瘤的计算机仿真及血流动力研究

目的血流导向是治疗颅内梭形或宽颈动脉瘤的重要概念。本研究拟通过计算机仿真技术,探讨单纯多支架治疗梭形动脉瘤的血流导向作用。方法选用病例特异性的椎动脉梭形动脉瘤CFD模型。使用快速虚拟支架植入法植入1～3枚Enterprise支架。使用ICEMCFD软件进行网格化处理,ANSYS软件进行血流动力学分析,比较不同数量支架植入后的各项血流动力学参数的变化。结果虚拟支架植入后支架位置良好、贴壁满意。虚拟植入1～3枚支架后,梭形动脉瘤壁的平均瘤壁面切应力（WSS）分别下降了10％、20．4％和28．3％;经过瘤体最大截面的血流量分别下降了9．6％、21％和32．6％;相对滞留时间延长至支架植入前的1．45倍、2．07倍和2．79倍;动脉瘤壁平均压力变化不大。结论单纯支架治疗颅内梭形动脉瘤具有血流导向作用,随着支架数量增加,上述作用明显增强。快速虚拟支架植入法仿真度高、操作时间短,是适用于临床的虚拟支架植入技术。‘     

健康鼻骨受力的生物力学建模和有限元分析

目的建立成年人健康鼻骨相关生物力学模型,对鼻骨结构受力情况进行有限元分析,获得应力、应变等数据,利用统计分析揭示鼻骨的静力学应力分布特点。方法采用64排螺旋CT扫描获得影像数据;通过三维重建和图像处理获得鼻骨的三维几何模型;利用有限元分析软件建立鼻骨受力的生物力学模型并进行力学分析。结果通过对6例鼻骨受力的情况的有限元分析,发现当外力作用于鼻骨下端时,作用力与矢状面所成角度越大则最大应变越大,同时最大主应力逐渐增大;当角度接近60°时,随着角度的增加,最大主应力反而减小。结论当作用力与矢状面的夹角接近60°时,弹性模量较大的鼻骨容易发生骨折;当在角度接近90°时,弹性模量较小的鼻骨才能发生骨折。应用医学图像重建和有限元分析软件相结合的方法,可以帮助临床定量分析成人鼻骨结构的力学性质,为骨折患者矫形提供帮助。     

兔特异性动脉瘤数值模型的建立及血流动力学分析

目的建立兔特异性动脉瘤数值模型并分析其血流动力学特征。方法采用外科手术结合弹性蛋白酶诱导法建立兔特异性动脉瘤数值模型,计算动脉瘤体颈比(AR),采用ANSYS CFX软件对动脉瘤的血流动力学特征如壁面切应力、流场、冲击域、压力场等进行数值模拟计算,并统计分析。结果动脉瘤AR值最大为1.79,最小为0.49。壁面切应力在动脉瘤流入道最高(28.39 Pa),瘤顶次之(11.39 Pa),流出道最低(6.64 Pa)。动脉瘤流入道和流出道壁面切应力梯度变化与AR值均无相关性(r=-0.016,P=0.957;r=0.185,P=0.527)。流场复杂性与AR值显著相关(r=0.627,P=0.016),而动脉瘤颈口的冲击域宽度与AR值相关性不显著(r=0.38,P=0.18)。动脉瘤顶压力最高(3 046.72Pa),动脉瘤流入道和流出道压力梯度变化与AR值均无相关性(r=0.202,P=0.489;r=-0.147,P=0.616)。结论兔特异性动脉瘤数值模型的血流动力学特征与病人特异性动脉瘤的血流动力学特征基本吻合,是研究动脉瘤的理想模型。     

带子瘤颅内动脉瘤的壁面切应力分析

目的探讨带子瘤颅内动脉瘤的壁面切应力（WSS）特点。方法结合数字减影血管造影（DSA）三维图像,采用计算流体力学（CFD）有限元方法的软件,对7例带子瘤的颅内动脉瘤行血流动力学数值模拟,对其WSS进行分析,并与临床资料作对比分析。结果心动周期内,每例患者子瘤处的WSS明显低于母瘤（P〈0．01）。相对于其他时刻,T=0．2s时,动脉瘤WSS最高（P〈0．05）。结论子瘤的WSS明显低,容易破裂。     

二尖瓣运动的流固耦合仿真

目的 建立包含左心和血液的二尖瓣理想模型,用流固耦合仿真研究二尖瓣在血流中的运动特性。方法 基于解剖学参数建立二尖瓣、左心和血液模型,流固耦合仿真采用有限元结合浸没边界法,使用有限元软件LS-DYNA模拟二尖瓣运动,获取形态学、力学和血液动力学参数,并与结构仿真结果进行对比。结果 两种仿真下二尖瓣形态学结果差异较大,流固耦合结果与超声影像吻合。流固耦合仿真和结构仿真的瓣叶应力分布结果一致,最大第1主应力分别为1.48、1.53 MPa,相对误差为3.27%。左心流场有较为复杂的涡旋结构,舒张期二尖瓣最大流速为1.02 m/s,与健康人体生理数据(0.89±0.15) m/s相吻合。结论 二尖瓣流固耦合仿真可以获取更贴近于生理的形态学结果;流固耦合仿真可以提供临床诊断不可或缺的流场参数信息;单研究瓣叶应力分布问题时,结构仿真更高效。     

颅内长形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对颅内长形动脉瘤进行三维数值模拟,以分析其血液动力学特性.方法 对象为10例长形动脉瘤,其中8例曾经有蛛网膜下腔出血史.联合应用Matlab软件、Ansys软件、Fluent软件及自写程序对其进行计算机数值模拟.结果 长形动脉瘤模型流入道的血流速度[(1.07±0.23)m/s]、动压[(574±186)Pa]及壁面切应力[(7.7±2.0)Pa]最高,流出道次之,顶部血流速度[(0.15±0.07)m/s]、动压[(37±13)Pa]及肇而切应力[(0.40±0.13)Pa]最低;瘤内不形成或仪形成简单涡流.结论 长形动脉瘤顶部是动脉瘤破裂的主要部位,可能与动脉瘤顶部血流速度、动压及壁面切应力均最低有关.搏动性血流对动脉瘤的发生、生长和破裂起有重要作用.