鼻部软骨弹性模量的测定

目的测量鼻部主要软骨的弹性模量数据,包括大翼软骨、侧鼻软骨和鼻中隔软骨,为运用有限元方法分析鼻畸形的形成提供数据基础。方法采集10例成人尸体鼻部软骨组织,包括大翼软骨、侧鼻软骨和鼻中隔软骨。分别测量鼻部软骨标本的压缩和拉伸状态下的应力-应变曲线,通过软件进行数据分析。结果对成人尸体鼻部各软骨的应力-应变曲线进行分析,通过最小二乘法拟合获得每个样本的弹性模量值。大翼软骨、侧鼻软骨和中隔软骨的压缩弹性模量统计值为(1.142±0.336)MPa、(5.84±1.246)MPa和(5±1.685)MPa;大翼软骨、侧鼻软骨和中隔软骨拉伸弹性模量统计值为(4.679±1.641)MPa、(8.601±2.131)MPa和(6.907±1.621)MPa。结论拉伸弹性模量普遍大于压缩弹性模量;侧鼻软骨弹性模量>中隔软骨弹性模量>大翼软骨弹性模量;相对于人体其他荷重软骨和骨性结构,鼻部主要软骨的弹性模量值较小。     

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.     

不同大小、形态动脉瘤的血流动力学差异

目的利用计算机模拟颅内动脉瘤及其载瘤动脉的血液流动,对不同大小的宽、窄颈动脉瘤进行血流动力学分析。方法根据动脉瘤大小分类,模拟典型侧方动脉瘤图像,联合应用Photoshop、Matlab、Ansys及Fluent软件,对动脉瘤进行血流动力学的计算机模拟。结果成功模拟出在一个完整的心动周期内动脉瘤及其载瘤动脉内血流的动态变化。宽颈动脉瘤内可见涡流现象,涡流流速随着瘤体体积的增大而增大,流速从小型动脉瘤的7.45E-05 m/s-2.32E-04 m/s增至巨大型动脉瘤的1.46E 00 m/s-4.21E 00 m/s。窄颈动脉瘤仅瘤颈处有低速血流而瘤体内无涡流。瘤颈处血流流速随着瘤体积的增大而减小,流速从小型动脉瘤的4.84E-05 m/s-2.26E-04 m/s降至大型动脉瘤的2.34E-10 m/s-5.38E-08 m/s,瘤体顶端部分的血流速度甚至接近于零。结论宽颈动脉瘤内涡流的形成造成了与窄颈动脉瘤在血流动力学方面的巨大差异。动脉瘤的血流动力学的研究为动脉瘤治疗方案制定及预后评估提供了理论依据。     

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。     

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.     

基于有限元模型的单侧唇裂鼻畸形的生物力学分析

目的运用有限元分析的方法,对单侧唇裂鼻畸形患者鼻部进行全面的生物力学分析和研究,从生物力学角度阐述唇裂鼻畸形形成的原因,揭示单侧唇裂鼻畸形形成的力学规律,为单侧唇裂鼻畸形患者的整形外科治疗奠定生物力学理论基础。方法自2007年至2009年,共采集单侧唇裂鼻畸形患者10例,均在术前行CT和MRI扫描,MIMICS软件进行计算机三维重建,建立畸形鼻部三维有限元分析模型,确定有限元分析的边界条件,进行单侧唇裂鼻畸形的鼻部生物力学的测量和分析。结果成功获得单侧唇裂鼻畸形患者的鼻部三维重建模型。分析表明,静态下,畸形鼻部的应力分布值很小,关键应力点的应力分别为鼻中隔部0.009 35±0.002 MPa,鼻小柱底部0.005 9±0.002 1 MPa,鼻翼外侧脚0.006 81±0.001 3 MPa;位移载荷状态下,形变后的畸形鼻部拥有较大的应力分布值,关键应力点的应力分别为鼻小柱患侧25.51±3.98 MPa,鼻中隔部7.882±1.35 MPa,患侧鼻翼8.184±1.58 MPa。结论鼻小柱患侧是畸形整复的力学关键部位,其次是患侧塌陷鼻翼;鼻中隔应力的集中,提示了鼻中隔部位整复的重要性,其整复和固定可能是单侧唇裂鼻畸形整复的重要内容。     

弹性颅内动脉瘤的数值模拟分析

目的探讨弹性颅内动脉瘤血流动力学变化,分析动脉瘤壁的力学特点对其的影响。方法结合数字减影血管造影(DSA)影像,借助计算流体力学(CFD)有限元方法的软件,采用计算流体-固体耦合分析,研究颅内动脉瘤弹性壁模型中的血液流动和管壁运动的相互耦合过程,及其对血流动力学数值模拟结果的影响。结果弹性壁时动脉瘤形态发生改变,动脉瘤和载瘤动脉的夹角也发生改变,使射入流在动脉瘤内的流场分布和壁面剪应力在动脉瘤壁表面分布受到影响。结论CFD数值模拟能直观反映动脉瘤的血流动力学特点;为了更好地进行颅内动脉瘤血流动力学参数的定量分析,应该采用更为准确的弹性壁模型。     

开窗技术与平行支架技术治疗主动脉弓部病变的血流动力学研究

目的 研究胸主动脉腔内修复术中开窗技术与平行支架技术对主动脉弓及弓上血管的血流动力学影响,并对比不同术式的差异。方法 研究4例采用不同术式(开窗技术、烟囱技术和潜望镜技术)重建弓上分支的主动脉弓部病变患者,通过随访影像数据建立三维几何模型。将二维相位对比磁共振成像测量的血流量作为升主动脉入口和弓上血管出口的边界条件。使用3单元Windkessel模型获得降主动脉出口的压力波形作为边界条件。通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真获得弓上血管压力、分支支架入口速度矢量以及相对滞留时间等血流动力学参数。结果 潜望镜支架的压力变化最大,其次是开窗支架,烟囱支架的压力变化最小。开窗支架和潜望镜支架的入口流速不均匀,容易形成涡流,烟囱支架入口流速均匀。开窗支架外壁远心侧、“沟槽”部位、烟囱支架和潜望镜支架与血管壁贴合处相对滞留时间偏大。结论 开窗支架和潜望镜支架内外壁压差较大,建议使用球扩支架。烟囱支架内外壁压差较小,建议使用自膨支架。本文预测的术后血栓形成位置与临床随访数据较为一致,故有可能用于主动脉弓部病变介入治疗的手术规划和风险评估。     

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Matlab7.0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(62.3853±35.0765)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(0.2207±0.0716)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。     

脑Willis环集中参数模型的参数识别算法

目的 探索3种参数识别方法（阻抗模曲线法、阻抗分量法、遗传算法）在脑Willis环11单元集中参数模型参数识别问题求解上的应用。方法 以两侧颈内动脉、椎动脉的流量和压力波形为入口条件,计算正常、两侧椎动脉狭窄情况下模型的参数值,使用Simulink建模对识别算法进行验证,最后对流量加一定噪声验证识别算法的稳定性。结果 正常情况下,阻抗模曲线法获得的近端阻力偏大,阻抗分量法求解的前交通动脉阻力偏大,遗传算法能获得比较合理的模型参数值。两侧椎动脉狭窄情况下,使用阻抗模曲线法能明显得到后循环近端阻力增加的结果,但使用阻抗分量法和遗传算法所得的结果主要是远端阻力有较大增幅。结论 3种方法识别出的参数计算出的压力数据和实际数据仍有差别,考虑为建模误差、源数据误差和计算误差。阻抗模曲线法在区分近端阻力变化上有一定效果,但是某些参数的识别上有较大误差。阻抗分量法能够进行参数识别,但方法不稳定,计算误差较大。遗传算法能获得比较好的近似解,但在区分椎动脉狭窄上存在一定问题。综合阻抗模曲线法和遗传算法可能在未来使用模型进行疾病诊断上发挥比较好的作用。