一种基于流固耦合并考虑主动脉残余应力与超弹性的血压估算方法

目的考虑主动脉壁超弹性和残余应力,提出一种基于血管顺应性准确估算主动脉血压的定量预测数值方法。方法基于闭合张开角的三维残余应力求解方法和超弹性本构理论,实现理想化双层厚壁主动脉模型压力-半径关系的解析求解。计算血管壁顺应性,并将压力-半径关系施加于流体域的移动壁面边界,捕捉流固耦合作用引起的血流动力学改变,获得血管顺应性与脉压的关系。对比有无残余应力、超弹性与线弹性本构关系,以及不同年龄对血管顺应性和主动脉血压的影响。考虑覆膜支架的作用:将支架区域视为刚性壁,模拟不同支架个数对主动脉血压的影响。结果与线弹性模型相比,超弹性模型的主动脉脉压预测值较小。考虑残余应力的血管顺应性高于无残余应力,相应的,考虑残余应力时主动脉脉压略低于无残余应力的情况。血管顺应性40~49岁人群>60~69岁>70岁以上人群,相应的,主动脉脉压40~49岁人群<60~69岁<70岁以上人群。当植入一个长度为60 mm的覆膜支架时,由于顺应性的下降,其脉压高于无支架情况。而且,随着植入覆膜支架数量的增加,主动脉脉压持续增高,即支架植入范围越广,脉压越高。结论本文提出的数值方法可正确预测主动脉血压,将为主动脉支架设计和手术方案优化提供理论和技术支撑。