可实现特殊网格划分的个性化动脉瘤实体模型的构建

目的　通过建立一个可以用于有限元分析,可进行分区域网格划分的个性化主动脉弓动脉瘤实体模型,探索一种能满足特殊网格划分要求的个性化实体模型的建立方法。方法　采用逆向工程的思想方法,借助Geomagic和Pro/E软件,以原始STL格式的表面模型为依据,建立了一个个性化主动脉弓动脉瘤实体模型,并加入理想化支架模型,导入ANSYS有限元分析软件最终完成实体模型的建立和分块。结果　建立的有限元模型,可进行针对边界层和支架的分区域网格划分,并完成了一个血流动力学模拟仿真。结论　建立的模型基本满足对特定区域网格细划分的需要,可以为支架介入治疗动脉瘤的血流动力学仿真提供基础。所建模型的方法是可行的,可以为将来建立其他类似模型提供参考。     

心室内隧道的补片形状设计及有限元分析

目的 探究心室内隧道(intraventricular tunnel, IVT)构建术的补片形状对右心室双出口矫治术力学性能的影响。方法 基于理想化IVT模型,设计二维IVT补片。根据转弯部分菱形补片长短轴不同,建立长短轴比分别为1∶0.625、1∶0.3、1∶0.2、1∶0.15、1∶0.125、1∶0.1共计6组补片模型,利用有限元分析方法对补片缝合、保持、撑起为三维IVT模型的过程进行数值模拟。结果 6组补片模型的缝合缘最大应力主要集中在转弯部分菱形锐角边缝合处;随着补片长短轴比增大,IVT缝合缘最大应力先减少后增大,体积呈现增大的趋势,隧道两端压差呈现先减小后增大的趋势。菱形长短轴比为1∶0.15补片的表面应力分布均匀,且缝合缘上最大应力最小,同时对右心室体积侵占较小,隧道两端的压差较小。结论 IVT补片形状对IVT缝合缘应力、右心室体积及隧道压差有影响,而且不是单调变化。菱形长短轴比为1∶0.15的补片缝合效果在所建模型中相对较好。     

远端侧-侧吻合冠脉搭桥术后血栓形成的数值模拟

目的 研究桥血管远端不同处理方式对其血栓生成的不同影响。方法 针对远端侧-侧吻合(distal-end side-side anastomosis, DESSA)冠脉搭桥术,构建桥血管远端裁剪和不裁剪两种模型。使用生化反应的血液物质传输扩散模型,同时考虑血流动力学的切变率、流体滞留时间和血小板分布参数,评估血栓形成的可能性,使用数值模拟方法探讨DESSA冠脉搭桥中血栓生长。结果 对于桥血管远端无裁剪处理的模型,血栓首先在桥血管远端内壁面上形成,随后向其内部生长,直至血栓占满大部分桥血管远端区域,血栓进入稳定状态,体积不再变化,生成血栓体积为15.051 mm³。对于桥血管远端裁剪处理模型,生成血栓体积为7.352 mm³,同远端无裁剪模型相比,生成血栓体积减小51.2%。桥血管远端裁剪处理后,吻合口上方桥血管内壁上有血栓生成,壁厚约为0.16 mm,为桥血管半径的10.65%。上述两种术式中,桥血管远端区域形成多个漩涡流(流速小于10 mm/s),促进桥血管远端血栓形成;计算结果和临床报道的血栓形成区域相一致。结论 临床DESSA冠脉搭桥术时...     

弯曲动脉中非线性脉动流的计算机模拟

非线性脉搏波在主动脉弓及任意弯曲动脉内传播的问题是生物流体力学中尚未很好地研究解决的重大课题之一。作为研究非线性脉搏波在弯曲动脉血管内传播问题的第一步,我们对主动脉弓内的非线性脉动流进行了计算机模拟。在本研究中做如下基本假设：将主动脉弓模拟为等圆截面的圆环形刚性管;血液为不可压缩牛顿流体;主动脉弓内的血液流动为发展中的层流,且在下游远处（出口处）变为充分发展的流动。我们利用SIMPLE方法对狗主动脉弓内的生理脉动流进行了数值模拟,得到了主动脉弓内的速度场和压力场的全部数值解。数值计算结果表明,血液…     

中老年人群血液黏度的有创检测及其影响因素分析

目的 检测心血管疾病高发的中老年人群的血液黏度值,并找出具有统计学意义的血液黏度影响因素及拟合经验公式。方法 采集被测者静脉血液和生理病理信息,利用LG-R-80系列旋转黏度计检测血液黏度,通过SPSS软件分析具有统计学意义的血液黏度影响因素并拟合经验公式。结果 血液黏度随年龄、体重指数BMI的增加而增加,男性60岁达峰值5.35 mPa?s,女性50岁达峰值4.45 mPa?s,此后变化趋于平稳,不再升高;各年龄段内男性血液黏度值均明显高于女性,其差值范围在0.28 ~0.90 mPa?s内;高血压患病者伴有明显的血液黏度值增加,且其与对照组的黏度值差异具有统计学意义（P<0.1）。结论 心血管疾病高发年龄段人群血液黏度值分布具有一定的规律性,研究所得到的不同影响因素与血液黏度关系的经验公式,对于探讨不同生理条件下血液黏度变化、不同黏度值对一些心血管疾病的影响程度以及进一步研究血液黏度的无创检测提供有意义的参考依据。     

血流动力学的医学应用与发展

血流动力学是指血液在血管系统中流动的力学,主要研究血流量、血流阻力、血压、切应力、扰动流等,以及它们之间的相互关系,对人类生命健康具有重要的影响。血流动力学在血管的弯曲、狭窄、堵塞、分叉以及肿瘤的治疗等方面具有重要的临床研究意义。目前,血流动力学在动脉血管搭桥、冠状动脉狭窄、腹主动脉瘤、动脉粥样硬化、脑动脉肿瘤以及旋动流等方面引起广泛研究。伴随着血流动力学的深入研究,心脑血管的手术规划、介入治疗等得到快速发展,基于血流动力学的临床检测和治疗仪器也越来越多。血流动力学因素,如血管压力、血管阻力、血流量、壁面切应力、血液黏度、流动分离、湍流、涡流等对常见血管疾病以及术后并发症的影响机理正在逐步深入探索之中,并已经取得了一定成果。     

基于格子玻尔兹曼方法的冠状动脉血流储备分数无创计算研究

为探讨格子玻尔兹曼方法(LBM)在基于电子计算机断层扫描(CT)的冠状动脉血流储备分数(FFRCT)无创计算中的应用,以一个局部狭窄圆管模型和两个冠状动脉分支模型为研究对象。基于开源代码库(Palabos),在集成开发环境(Codeblocks)中改进相应算法程序。基于LBM对以上模型的FFRCT进行数值模拟,并将数值模拟的结果与有限元分析软件ANSYS数值模拟的结果进行对比分析,以验证LBM数值模拟冠状动脉FFRCT的可行性。结果表明,LBM数值模拟冠状动脉FFRCT与有限元分析软件ANSYS模拟的结果相对误差在1%左右,验证了LBM数值模拟冠状动脉FFRCT可行性。本研究的模拟计算为后续开发冠状动脉FFRCT应用软件提供了技术支持,为临床冠状动脉FFRCT的计算奠定了基础。     

血管支架在真实狭窄血管模型中扩张过程的模拟研究

目的 研究血管支架在真实狭窄血管模型中不同扩张阶段的形变与受力特性,为支架的介入治疗与设计提供科学的参考意见。方法 利用三维建模方法构建患者颈动脉血管模型以及斑块模型,利用Pro/E软件构建1种I型血管支架;在ABAQUS/Standard软件中分析支架在真实狭窄血管模型中径向扩张（第1阶段）和径向收缩（第2阶段）的扩张过程,同时建立斑块与血管为一体的对比实验。结果 在第1阶段,支架发生径向扩张,支架与斑块和血管内壁接触面积最大,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为515.000、2.482、1.053 MPa;在第2阶段,支架发生径向收缩,形成“狗骨效应”,支架与血管壁之间形成较多的间隙,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为464.500、0.954、0.316 MPa。在对比实验中,狭窄血管与支架在第2阶段所受应力最大值分别为0.9、414.1 MPa。结论 相对于对比实验,区分血管组织成分的模型更符合狭窄血管的真实情况,更能真实反映血管与支架的受力情况;在第1阶段支架对于斑块及血管内壁造成的损伤最大,在第2阶段支架的“狗骨效应”是造成支架与斑块、血管间产生空隙的重要影响因素。研究结果对支架在介入治疗中的选择与支架的改进设计具有指导意义。     

基于冠状动脉血管分支流量分配方法的血流储备分数数值模拟研究

目的在个性化无创计算血流储备分数(fractional flow reverse,FFR CT )中,流量边界条件的分配准确性往往是一个问题。本文基于种内标度律,提出了一种体积-流量关系的冠脉血流量分配方法进行血流量分配。方法对16例患者冠状动脉血管造影(CT angiography,CTA)图像进行重建,测量出各分支的体积,再经过标度律的方法将冠脉总流量以体积分配比分配到各分支出口。以临床FFR值和最终计算的血流动力学模拟值作分类对比,比较以往的管径流量模型分配方法和体积流量分配方法的准确性。结果基于体积法计算的FFR CT 误差为10.47%,基于管径法计算的FFR CT 为11.76%,并且体积分配方法与管径分配方法具有较好的一致性(80%)。结论本文结果可为临床无创检测FFR提出新的计算方法,并推动FFR CT 的临床应用研究。     

可降解血管支架结构设计及优化的研究进展

可降解血管支架具有完全可吸收性和良好的生物相容性,可避免永久性支架易导致血管再狭窄、药物洗脱支架面临迟发性支架内血栓等的问题,引领介入治疗领域的“第四代”革新。然而,可降解支架服役过程中表现出支撑力不够、降解过快等力学性能不足的问题,使其距临床应用还有一段距离。针对这个问题,支架的结构设计及优化是提高支架支撑性能、延长可降解支架服役时间的有效方法。支架的结构设计及优化也是一个复杂过程,涉及力学性能之间的相互平衡、血流动力学以及腐蚀过程中支架支撑性能变化等问题。综述可降解支架结构设计及优化的国内外研究现状,并在此基础上阐述可降解支架结构设计及优化研究面临的挑战,展望可降解支架结构设计及优化研究的发展方向。