人体血液循环的一种计算机模拟及应用

本文建立了人体血液体循环、肺循环的一种N单元“分布、分段集中三参数模型”,用系统分析中的传递函数方法进行处理,编写了可用于体、肺循环的计算机模拟和模拟装置辅助设计的通用程序。 通过具体辅助设计肺循环模拟装置,并将计算机模拟结果同模拟装置特性曲线进行对照,表明本文所建立的模型、采用的分析方法及模拟软件都较为适用。计算机模拟及据此设计的模拟循环装置的特性曲线与生理系统特性曲线吻合得较好。

探索办好新型综合大学的道路

探索办好新型综合大学的道路陈君楷１９９６年四川联合大学在顺利通过“２１１工程”预审后，又迎来了建校１００周年喜庆。世纪征程，历经沧桑，放眼未来，任重道远。我校的直接前身是以文理科为主的四川大学和以工科为主的成都科技大学。在９０年代初我国改革大潮的驱动...

Herbst矫治器在不同重建时对口颌肌肉和韧带约束反力的影响

目的 :研究不同重建情况下相关口颌肌肉和韧带的约束反力变化规律 ,为Herbst矫治器临床应用提供相关依据。方法 :在已建立的下颌骨硬组织三维有限元模型基础上附加Herbst矫治器 ,建立颞下颌关节—下颌骨—Herbst矫治器系统的三维正交各向同性有限元模型 ,根据临床和相关文献设计重建的类型 ,通过计算机计算相关口颌肌肉和韧带的约束反力。结果 :不同重建时嚼肌浅层 (SM)、翼内肌 (MP)、颞下颌韧带浅层 (STL)、颞下韧带深层 (DTL)、翼外肌下头 (ILP)、翼外肌上头 (SLP)所受的力始终为零 ;颞肌中束 (MT)、颞肌后束 (PT)、茎突下颌韧带(StL)、蝶下颌韧带 (SpL)受力随着下颌水平前伸距离的增大、垂直向移位距离的减少而增大 ;颞肌前束 (AT)和嚼肌深层 (DM)随着下颌水平前伸距离的增大、垂直向移位距离的减少而减小。相关口颌肌肉所受约束反力的数值相差最大的为茎突下颌韧带 ,其次为蝶下颌韧带和颞肌后束 ,再次为颞肌前束 ,其余相差不大。约束反力最大值为32 48kg,最小值为 0kg ,力值在可承受范围之内。结论 :茎突下颌韧带、蝶下颌韧带、颞肌后束和颞肌前束在Herbst所引起的下颌骨功能改建中 ,起了相当重要的作用。本文设计的 5组重建类型 (下颌水平前伸 3～ 7mm ,垂直打开 4～ 2mm)

人体足部生物力学的研究

人体足底压力和剪切力的测量 ,运动状态下足部各关节、骨和韧带的作用及影响 ,以及足部生物力学建模和有限元分析是足部生物力学研究的热点 ,也是足部疾病康复研究的基础。

Herbst矫治器在不同重建时对髁突软骨表面应力分布的影响

目的 :从生物力学角度研究Herbst矫治器在不同的重建状态下前导下颌 ,对髁突软骨表面应力分布的影响 ,为临床应用提供理论依据。方法 :采用三维有限元方法 ,在已建立的颞下颌关节—下颌骨—Herbst矫治器系统的三维正交各向同性有限元模型上 ,根据临床和相关文献设计重建的类型 ,在髁突的矢状向及冠状向上分别选取相应节点 ,计算相应的最大主应力与最小主应力值。结果 :不同重建时 ,髁突软骨表面同一部位的应力值相差不大 ,在相同重建时 ,髁突软骨表面不同部位的应力值相差较大。在每一种重建组合中 ,矢状向髁突软骨后方有较大范围的张应力区 ,而髁突前斜面有较大范围的压应力区。冠状向髁突软骨表面的内、外侧斜面都主要为压应力区。结论 :本文设计的 5组重建类型 (下颌水平前伸 3～ 7mm ,垂直打开 4～ 2mm)在髁突表面的应力分布相差不大 。

离体培养细胞的力学实验方法

细胞力学是组织工程和细胞工程的基础之一 ,在细胞离体培养过程中对细胞施加不同的机械力以研究应力对细胞的影响是细胞力学的一个重要研究领域 ,也是细胞力学的重要研究手段。本文综述了离体培养细胞的力学实验方法 ,根据不同的载荷施加方式可分为 :微吸管吸吮技术、压力载荷法、基底拉伸法和流体剪切法等 。

张应力作用下体外细胞培养膜上应力分布的三维有限元分析

在自行研制细胞张应力施加装置的基础上 ,建立细胞张应力施加装置中生物膜三维有限元模型 ,模拟施加不同大小的静水压力 ,采用有限元应力分析的方法计算生物膜 (硅胶膜 )上的张应力及位移分布及其规律 。

壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响

一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢 ,它比传统型假肢更经济、美观、轻便 ,具有较大的应用前景。如同传统假肢 ,应力分析对于一体化假肢的构型设计和优化具有重要的意义。由于假肢中的应力大小及分布与其所用材料的力学特性密切相关。本文的工作是基于一实验用内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型 ,考虑残端软组织和骨 ,建立一体化小腿假肢的三维有限元模型 ;在保持假肢的几何形状不变的前提下 ,建立三个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的三维模型 ,应用有限元分析方法 ,计算这些模型在模拟 Heel Off步态时相的载荷作用下的应力分布 ,分析壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响 ,为一体化小腿假肢壁面厚度的设计标准提供参考。结果表明 ,可以通过适当增加壁面厚度来减小一体化假肢的应力及软组织表面的压力。

心肺脑复苏的研究与应用

近年来国内外学者对心肺脑复苏有了新的认识。随着急救医学的发展，要求对心肺脑复苏的方法及其装置都必须有新的突破。因此，研制新的心肺脑复苏的装置极为重要。本文分别对现代意义上心肺脑复苏的概念、发展历史、体外膜式氧合在脑复苏中的应用、亚低温技术与脑复苏的关系进行了叙述。并提出了研制集新型膜肺技术、亚低温技术、离心血泵技术为一体的，辅以肝素涂复技术和血液分流技术的心肺脑复苏装置的设想。

瓣后血流湍流剪应力在体无创测量技术

本文提出并实现了基于彩色超声多普勒速度图像分析的瓣后血流湍流剪应力的在体无创测量的数值方法及软件。首先通过图像处理和图像分析得到待测位点至少 5个心动周期的速度曲线 ,然后在每个周期获取该位点N(N≥ 5 )个时刻的瞬时速度信息 ,由此计算该位点的速度扰动并进一步计算法向雷诺应力和湍流剪应力。软件包括图像捕获、图像预处理、交互式速度获取以及湍流剪应力计算等功能 ,并使用了多媒体数据库对数据和图像进行管理。实际应用表明 ,该方法和软件是一种方便可行的在体无创测量瓣后血流湍流剪应力的手段 ,可为一些瓣膜疾病的诊断和人工心瓣的性能评估提供有效的血液动力学依据。

面向对象有限元程序设计——程序构架

在有限元基本数据封装和单元过程设计的基础上 ,构建了有限元程序构架。并详细讨论了如何使用该程序构架进行有限元软件的开发 ,实现了无需修改原有程序源代码而扩充软件分析功能的方法 ,为有限元软件的开发提供了一种全新的方法。实例表明 ,此方法具有广泛的适应性。

含动脉分支的体循环模拟实验系统

本文首先建立了含分支动脉的血液体循环集中参数模型，在计算机仿真研究的基础上，设计、研制出含主要动脉分支的体循环模拟实验系统；系统由微机实施控制、数据采集与处理。实验结果表明它既可较好地模拟左心室、主动脉弓附近的血流动力学特性，同时又可较好地模拟左锁骨下动脉、挠动脉处的血流压力脉搏波基本特征。

面向对象有限元程序设计——基本数据类

将面向对象的程序设计方法引入有限单元法程序设计 ,通过构建四个数据类 ,完整地封装了有限元基本数据 。

动脉分岔血管内膜增生过程的数值模拟

内膜增生从发生到阻塞血管是一个复杂的变化过程,在这个过程中,内膜的增生、血管腔体形状的改变和血流动力学之间是相互影响的。为了研究这些变化,本文提出一种单元填充方法数值模拟了三维颈动脉分岔血管在低切应力作用下血管内膜增生的过程。该方法既可以克服节点移动方法所不可避免的内膜增生的不连续性,也可以避免网格重划分的困难。结果发现,如果单纯以切应力阈值作为内膜增生的判据,低切应力的作用将无法导致血管完全阻塞,但内膜增生和血流动力学之间的相互影响是可以通过数值方法进行模拟的。在本数值模拟中,内膜增生的过程分为"增厚"(先)和"扩展"(后)两个阶段,最大狭窄率为34.4%,发生在距血管分岔5mm处动脉窦的外侧壁面。其发生位置和形状与临床观察吻合。

面向对象的有限元程序框架

将面向对象的程序设计方法引入到有限单元法程序设计中 ,通过数据封装构建了有限元基本数据类 ,并在此基础上构造了有限元程序框架 。

面向对象有限元程序设计——单元过程设计

在有限元单元过程设计中引入面向对象的程序设计方法 ,全面而系统地阐述了应用面向对象技术 ,进行单元过程设计的一般性方法。在有限元基本数据类的基础上 ,开发了材料抽象类和单元抽象类 ,完成了对此二个关键过程的总体抽象 ,并为这两个过程分别提供了统一的界面。实例表明 。

窦部对称狭窄对颈动脉内流场影响的数值研究

以颈动脉分岔血管为例,采用数值方法研究了窦部环缩狭窄之后的流场分布情况,并和正常血管情况下的流场分布进行了比较．结果表明,采用环缩方式给颈动脉分岔血管施加对称的狭窄改变了颈动脉窦内流场, 特别是壁面剪应力的分布规律．低剪应力区出现在狭窄段之后的窦内,并且沿整个周向均匀分布．根据低剪应力和动脉粥样硬化的关系,指出:若人为地给颈动脉窦内施加对称狭窄,则脂质沉积将在狭窄下游的窦内沿周向轴对称发展．为了更真实地反映颈动脉窦内的狭窄,建议根据动脉血管中的实际狭窄情况,采用非对称的狭窄分布模式．

一种新型人工机械心瓣——双叶翼型瓣的开发研究

本文着重从仿生医学和血流动力学研究方面,论述了由成都科技大学及华西医科大学共同研制开发并已投入临床试用的一种新型人工机械心瓣——双叶翼型瓣。 该瓣具有两个叶片,这些叶片具有基于有铰薄翼理论设计的翼型瓣叶形状。该瓣是中心流道型,具有良好的功能仿生性及血流动力学性能。特别是,它的翼型形状,具有独特的早期关闭性能。该瓣使用了具有良好生物相容性的热解碳及类金刚石膜材料,耐久性及可靠性好,对人体没有危害。 综合分析以及实验和临床初步结果均显示出该瓣具有良好的应用前景。

平行平板流动腔入口和出口结构对流场影响的数值研究

本研究针对现有平行平板流动腔的结构特点,在相同流量和压差的情况下,分别研究了三种不同入口和出口结构对流动腔内流场的影响。结果显示,采用对称的入口和出口结构,流动腔内部的压力值可由计算公式得到;流体进入流动腔时,均匀的流场可以减小入口长度;在设计平行平板流动腔时,合理的选择几何尺寸比选择入(出)口结构更重要。研究还发现,为了保证细胞在流动腔内的力学环境尽可能相同,流动腔的高度不宜过小。

药物洗脱支架置入弯曲冠状动脉血管后药物浓度场及壁面切应力分布

背景:血管闭塞性疾病主要治疗方法之一,支架置入的后期再狭窄问题开始制约支架的进一步发展。目的:分析药物洗脱支架置入弯曲冠脉血管后的药物浓度场及壁面切应力分布规律,为临床应用及药物洗脱支架的进一步完善提供理论指导。方法:选取3种药物释放率情况,采用数值方法对药物洗脱支架置入弯曲冠脉后的药物浓度场和壁面切应力情况进行分析。结果与结论:血管的弯曲和支架的置入对药物扩散的浓度场有较大影响。药物释放速率的改变对浓度分布规律没有影响。由于流场分布的不均匀,弯曲冠脉血管内侧的药物浓度高于外侧,下游的浓度高于上游。外侧支架附近的血管壁上出现低切应力区,加上低的药物浓度分布,使得这些位置(特别是上游区域)成为再狭窄萌发的高危险区。结果提示,如果根据置入支架所处位置的流场分布特点,有意识的对支架表面载药量的分配分布进行合理的优化,适当增加上游和外侧药物涂层的浓度,减少下游和内侧涂层的浓度;增加径向连接筋的载药量,减少连接筋数目,充分利用流动带来的上游药物浓度,使得血管壁附近的药物浓度分布更加均匀合理,这将既节省药量,又有利于抑制内膜增生。