冠状动脉中氧输运的数值模拟研究

利用正常人的CT数据,通过图像分割和重建建立右侧冠状动脉的真实三维几何模型;利用专业的网格划分软件ICEM CFD 12.0对几何模型进行计算网格的划分;利用商用CFD软件Fluent12.0对模型中的血液流动和氧输运进行数值模拟,获得了在入口的平均速度为0.2m/s的定常流情况下,冠状动脉内的流线图、壁面切应力分布图、重要截面上的速度分布和氧浓度分布图。数值模拟结果发现,在血管曲率较大的区域和血管分叉区域的血液流动较为复杂,存在二次流、回流和死水区;在弯曲血管附近靠近内侧的区域的氧浓度显著降低、浓度梯度也降低。这些结果与临床上观察到的这些区域易形成冠状动脉粥样硬化斑块的结论相吻合。     

支架植入后血管的扭转对支架力学状态的影响

目的 在日常生活中颈部的运动会导致血管以及支架发生一定的变形,该文探究血管的扭转变形对支架力学性能的定量影响。方法 在有限元仿真软件Abaqus中进行支架的压握、释放过程的数值模拟,带支架血管的扭转过程的数值模拟以及血管外壁压力的加载过程的数值模拟。结果 支架置入后,血管壁外表面施加载荷时,当施加载荷不变时,随着扭转角度的增加,血管内最小截面面积减小。结论 支架置入后,当外载荷固定时,随着扭转角度的上升支架的径向支撑能力会有所下降。     

心气虚证的血液动力学模型研究

心气虚是中医的一类主要病证 ,但是心气虚的机理一直没研究清楚。我们通过对血液——组织液循环的分析建立了一个研究心气虚的血液动力学模型 ,模型的理论计算结果与中医心气虚证的表现相一致 ,并与近些年来中西医对心气虚的研究发现相吻合 ,从而证明了模型的理论思想——气虚症状的产生是由于组织液中的营养物质含量的降低进而影响了细胞的正常生理功能引起的。     

基于三维医学影像的脑动脉瘤内血液流动的数值模拟

目的 利用数值模拟研究具有病人特异性的脑动脉瘤内的血液流动,为脑动脉瘤的破裂风险的评价和动脉瘤介入栓塞后复发风险的评价提供帮助。方法 从两例脑动脉瘤病人的3D-RA数据中重建动脉瘤几何模型,血液流变学模型选择假塑性非牛顿流体模型,利用商用CFD软件Fluent对两例动脉瘤内的血液流动进行数值模拟。结果 数值模拟给出了动脉瘤内的流线图、重要截面上的速度分布图、壁面上的切应力分布和压力分布图。并且绘制了在收缩期时刻动脉瘤颈部和瘤顶部各20个点上的壁面切应力和压力的变化情况。结论 血流动力学因素如流速、压力、壁面切应力、流动对壁面的冲击状况等因素与动脉瘤的生长和破裂密切相关,而由于脑动脉瘤形态各异、载瘤动脉与动脉瘤体的几何关系复杂,所以具有病人特异性的数值模拟对于研究动脉瘤破裂和复发风险具有重要价值。动脉瘤颈部的壁面切应力和壁面切应力的波动的变化规律并不相同,需要进一步研究壁面切应力的波动与脑动脉瘤生长与破裂之间的定量关系。     

第二届面向临床医学的生物力学研讨会顺利召开

由上海市生物医学工程学会生物力学专业委员会及专委会青年学组主办,复旦大学附属浦东医院协办的第二届面向临床医学的生物力学研讨会于2012年8月25日,在上海市浦东新区惠南镇南园宾馆举行。会议有青年学组秘书王盛章主持,专委会副主委张天宇教授、王璐教授与上海市生物医学工程学会顾柏林秘书长分别致辞。然后,由丁祖荣教授、王璐教授、张天宇教授分别主持学术报告会。复旦大学、朱谦副教     

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。     

颅内动脉瘤壁切应力与动脉瘤破裂关系的初步研究——基于患者的三维计算机模拟

目的 通过比较颅内无症状动脉瘤和症状动脉瘤的血流动力学参数,寻找与动脉瘤破裂有关的血流动力学因素.方法 5例患者DSA检查共发现8个颈内动脉动脉瘤,分别位于颈内动脉后交通段及颈眼动脉段.通过旋转DSA,重建动脉瘤三维模型,并使用有限体积法进行血流动力学数值模拟,比较不同组动脉瘤及载瘤动脉的血流动力学参数.两组数据对比时采用独立样本t检验,瘤颈与载瘤动脉比较使用配对t检验.结果 无症状组和症状组动脉瘤瘤颈部平均切应力分别为(5.54±2.89)Pa和(4.78±3.84)Pa,两组间差异无统计学意义(P=0.78);动脉瘤临近载瘤动脉平均切应力分别为(6.6±3.47)Pa和(7.30±3.80)Pa,两组间差异无统计学意义(P=0.80);动脉瘤低切应力区域的大小分别为0.33%和4.72%,两组间差异有统计学意义(P=0.01).结论 动脉瘤壁低切应力区域的大小可能是影响颅内囊状动脉瘤破裂的因素之一.     

四爪接骨板内固定治疗多发性肋骨骨折和连枷胸的有限元建模和临床分析

摘要：目的评价四爪接骨板行多发性肋骨骨折和连枷胸内固定术的临床疗效。方法回顾性分析上海市浦东医院2011年12月至2012年11月93例多发性肋骨骨折和连枷胸患者的临床资料,其中男78例、女15例;年龄20～80岁。均采用四爪接骨板内固定治疗,对固定后的四爪接骨板进行有限元建模分析。结果93例患者平均肋骨骨折数（5．9±2．1）根,内固定数（3．8±1-3）根,入院后手术时间（6．3±3．2）d。患者经四爪接骨板内固定治疗后,骨折错位的肋骨及连枷胸胸壁塌陷得到矫正,患者疼痛缓解。术后胸部CT三维重建显示四爪肋骨接骨板内固定区无松脱移位,肋骨骨折复位好,胸廓恢复正常;通过有限元分析发现四爪接骨板内同定后能承受的最大应力是正常肋骨的两倍。结论四爪肋骨接骨板内固定治疗肋骨骨折效果好,并且切口小,胸壁肌肉损伤小,有较高的实用价值。     

前交通动脉动脉瘤支架治疗后血管形态及流体力学数值的模拟研究

目的探讨支架置入治疗前交通动脉宽颈动脉瘤对动脉瘤转归的影响。方法对1例应用支架辅助栓塞前交通动脉宽颈动脉瘤的患者,通过计算流体力学（CFD）有限元方法软件,重建三维血管模型。于支架置入前,截取动脉瘤并修补瘤颈部对应的血管壁,模拟单纯弹簧圈致密栓塞的结果。对比支架置入前后的血管形态改变,分析不同血管形态下的血流动力学参数,包括血液流线、压力及壁面切应力（WSS）等。结果①与单纯弹簧圈致密栓塞对比,支架置入后,血管形态发生明显改变,同侧大脑前动脉A1段和A2段血管夹角增加14．4。;②支架置入后,瘤颈部所对应的血管段内,血液涡流明显减少,流线趋于平直;③单纯弹簧圈致密填塞后瘤颈部平均WSS为11．55Pa,支架置入后,该血管壁平均WSS为7．93Pa,下降31．3％。结论支架置入治疗前交通动脉宽颈动脉瘤可明显改变载瘤动脉的形态,并改变局部载瘤动脉的血流动力学,降低动脉瘤的WSS。     

颅内未破裂与破裂动脉瘤血流动力学数值模拟研究

目的应用数值模拟,研究配对颅内术破裂与破裂动脉瘤的血流动力学差异,得出颅内破裂动脉瘤的血流动力学特征。方法选择动脉瘤形态及一般情况相似的颅内未破裂动脉瘤患者（未破裂组）和破裂动脉瘤患者（破裂组）各12例,以三维旋转造影资料进行数值模型的建立,并进行血流动力学特征的分析及比较,主要包括动脉瘤最大壁面切应力、射入流最大流速及宽度、冲击域位置及大小和瘤内血流方式：结果（1）未破裂组最大壁面切应力为（7．2±2．9）Pa、射入流宽度比值为0．28（0．20,0．35）,与破裂组比较：（7．6±3．3）Pa,0．25（0．20,0．36）],差异无统计学意义,P〉0．05;②未破裂组射入流最大流速为（0．63±0．18）m／s,低于破裂组的（0．89±0．29）m／s,差异有统计学意义,P〈0．05;术破裂组的冲击域比值为0．5（0．5,0．6）,高于未破裂组0．2（0．2,0．3）,差异有统计学意义,P〈0．05;S破裂组与未破裂组动脉瘤内的血流方式比较,差异无统计学意义,P〉0．05。结论颅内动脉瘤破裂与动脉熘次载瘤动脉的血流动力学特征有天,颅内破裂动脉瘤较未破裂动脉瘤具有更夫的射入流最大速度和更小的冲击域。