静息与充血状态下主动脉血流动力学指标定量关系的研究

目的探究静息与充血状态下主动脉血流动力学指标的定量关系可以为血流储备分数(fractional flow reserve,FFR)无创数值计算中充血状态的模拟提供理论支持。方法入组109名冠心病患者,经FFR导管检查,提取静息与充血状态下5个周期的主动脉压力波形,并记录平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)、收缩压(systolic blood pressure,SBP)、舒张压(diastolic blood pressure,DBP)及心率(heart rate,HR)4个主动脉血流动力学指标。随后将患者随机分为测试组(89人)和验证组(20人),测试组通过方差分析方法检验静息与充血状态下MAP、SBP、DBP、HR均值的差异显著性。静息与充血状态下各指标间的关系表示为充血指标与静息指标的比率。验证组通过均方误差分析对测试组统计结果加以验证。最后通过仿真计算FFR值来验证统计结果的可靠性。结果充血状态下,测试组MAP、SBP、DBP分别降低了(18.79±10.51)mmHg(1 mmHg=133.3 Pa)、(25.30±14.84)mmHg、(13.69±7.76)mmHg,HR升高了(9.82±10.95)次/min。MAP、SBP、DBP、HR充血与静息状态下的比率分别为0.82、0.82、0.82、1.1。验证组MAP、SBP、DBP、HR均方误差分别为0.08、0.05、0.09、0.03(均<10%)。采用本研究统计结果来模拟充血状态计算FFR准确性为86.7%。结论研究结果可以为FFR无创数值计算中建模提供理论支持。

经导管主动脉瓣置换术后主动脉窦及新窦血流动力学探究:冠脉影响

目的经导管主动脉瓣植入术后(TAVI)患者可能出现主动脉窦内形成血栓等严重并发症,评估TAVI后窦内血流状况对于预防并发症,取得最佳植入效果具有重要意义,而大部分已有的评估TAVI术后窦内血流动力学的研究没有考虑冠脉对于窦内血流的影响。本文的目的是探讨冠脉存在时TAVI前后窦及新窦内血流动力学变化。方法自主搭建了一个能模拟生理条件的体外实验平台。通过3D打印制作了无冠脉、单侧冠脉及双侧冠脉的理想主动脉窦模型。分别部署无支架的人工主动脉瓣以及美敦力Core Valve瓣膜以作为对照组和实验组。采用粒子图像测速法(PIV)测量左冠窦及新窦的速度场,通过速度、流线、涡度评估血流动力学。采用拉格朗日粒子追踪法描述原生窦及新窦内的冲洗和血流停滞状况,并通过冲洗曲线量化冲洗效果。结果存在单侧冠脉时pre-TAVI模型的冠脉窦内血流流速显著高于post-TAVI后模型,窦内可观察到明显回流,涡度明显更大。两个心动周期后pre-TAVI窦内无残余粒子,冲洗显著优于post-TAVI模型。对比无冠脉模型,存在单侧冠脉时窦内血流流速明显较大且可观察到明显涡流,窦内冲洗效果更好。双侧冠脉情况也具有类似趋势。结论TAVI显著降低了主动脉窦内血液流速,降低原生窦内以及新窦内粒子冲洗,增大血栓形成风险,而忽略冠脉会明显低估窦内血流流速以及粒子冲洗。

双开窗技术治疗复杂主动脉夹层的血流动力学分析

目的依据临床手术统计实例,探究双开窗分支支架不同深度植入病变胸主动脉后对血流场的影响。方法建立胸主动脉、胸主动脉覆膜支架以及分支血管覆膜支架,采用有限元计算方法,对分支支架不同深度(5、10、15 mm)植入病变主动脉进行分析,借助体外测速实验平台,进行实验验证。结果分支支架不同深度植入胸主动脉对维持血流场稳定灌注存在一定规律,其中D10-5组(左颈总动脉分支支架、左锁骨下动脉分支支架植入深度分别为10、5 mm)的分支血管血流灌注率处于良好水平,TAWSS_(max)为最低水平的44.94 Pa,为仿真结果最优组。结论保持左锁骨下动脉分支支架植入胸主动脉较短的情况下,适当增加左颈总动脉分支支架植入主动脉的深度,可以获得更为稳定的血流场。研究结果为临床双开窗技术实践提供理论参考。

双叶机械瓣膜不同植入角度对主动脉血流动力学的影响

目的研究双叶机械瓣膜(bileaflet mechanical heart valve,BMHV)不同植入角度对升主动脉旋动流的影响。方法基于1位健康志愿者主动脉CT图像,采用计算机数值模拟方法,在定常流条件下,比较研究4种不同瓣膜植入角度(0°、45°、90°和135°)对主动脉旋动流的影响。结果BMHV植入会严重干扰主动脉内的旋动流,影响升主动脉处的旋动流结构和旋动流强度分布,在瓣膜下游出现扰流区。135°植入角度对旋动流的破坏最大,产生逆向旋动区域最多;0°和45°角植入对旋动流破坏相对较小。植入角为0°时主动脉低壁面剪切应力(<0.5 Pa)所覆盖面积最小。结论植入角度为0°~45°时,BMHV对升主动脉内旋动流破坏相对较小。因此,对不同患者而言,应根据其主动脉(包括主动脉窦)的空间几何构型进行个性化选择,植入角度可在0°~45°之间确定。

不同心脏泵血条件下人工心脏脉动和恒流模式对主动脉血流动力学环境、器官灌注及血栓形成风险的影响研究

目的研究不同心脏泵血条件下人工心脏(LVAD)脉动和恒流模式对主动脉血流动力学环境、器官血流灌注以及血栓形成风险的影响,指导临床对LVAD的选择。方法基于临床数据构建正常人体主动脉模型和植入LVAD后的主动脉模型,使用具有人体特异性的三参数模型作为压力出口,对二者分别进行血流动力学计算研究。(使用生理状态下的主动脉速度波(5 L/min)以及模拟的心衰速度波(2.5 L/min)作为正常主动脉的入口条件;使用全支持脉动,全支持定常,半支持脉动和半支持定常作为植入LVAD的主动脉的入口条件)结果脉动和恒流模式对于心衰情况下的血流灌注均有改善:相较于恒流模式,脉动模式下LVAD供给主动脉上动脉的血流减少,供给肾动脉和下肢的血流增加;此外,恒流模式下释放的血栓颗粒也更容易运输至主动脉上动脉导致颅内血栓形成风险增加;LVAD半支持与全支持模式的结果显示,心脏泵血功能对主动脉的血流动力学指标均有改善,有助于减少主动脉血液滞留时间和血栓颗粒向上游运输的比例。结论相较于恒流模式,LVAD脉动模式有助于降低血栓形成风险,保证肾动脉及下肢的血液灌注;心脏收缩功能有助于改善主动脉血流环境,临床中对于心脏具有部分收缩功能的患者,可以考虑保留其功能。未来将进一步结合心脏收缩泵血的具体情况对LVAD脉动模式的设计进行研究。

主动脉夹层血流动力学分析模型的精确构建方法

目的B型主动脉夹层是最严重的心血管疾病之一。基于CT图像建模是研究其血流动力学的主要手段,然而目前的模型着重于分割主动脉夹层真假腔,缺少对内膜上破口的考虑,而且血栓识别准确性低。本研究旨在开发主动脉夹层精准重建的方法。方法提出一种基于深度学习结合形态学变化的主动脉夹层多阶段约束变形提取方法(multi-stage constraint deformation extraction,MCDE),MCDE利用一个可替换的统一神经网络Res Unet3D先后分割出主动脉的完整区域以及位于其中的血流域,针对不同的截面分型,根据内膜和血栓形态学的特点通过主动脉区域的轮廓约束血流域的变形从而提取出内膜和血栓。结果在精度评价方面,MCDE方法在涉及到100例患者的图像数据集上,血流区域,内膜,血栓的平均Dice可达到0.949、0.815、0.812,同时对远端的微小破口也有着较高的敏感度。在仿真结果评价方面,使用MCDE方法构建的血管模型在血流动力学仿真可以接近真实的血管模型的速度、壁面切应力、压力分布。结论MCDE方法实现了更接近于实际主动脉夹层结构的重建,为主动脉夹层的力学特性分析提供更精准的模型。

新型微轴流血泵影响主动脉内血流动力学参数的数值仿真研究

目的为了改善因心肾综合症(CRS)导致的心衰患者肾脏灌注不良等问题,本研究通过数值仿真定量分析一种新型微轴流血泵对主动脉内血流动力学参数的影响。方法在心衰患者的CT图像中提取主动脉几何模型,将设计的新型微轴流血泵模型放置在肾上腹主动脉起始位置,采用计算流体力学计算血泵辅助时主动脉内的流场结构、速度、压力分布、壁面剪应力(WSS)和标量剪应力(SSS)等,并与无血泵支持的情况进行对比,分析其血流动力学差异。结果与无泵情况相比,血泵辅助时主动脉内血流变为更复杂的湍流模式,血泵下游区域的流动呈螺旋状且流速增大,主动脉内原生血流因泵出口血流的动量传递流动速度增大。泵上游的主动脉压减少,泵下游的压力增大,主动脉弓与腹主动脉之间压差增大,这对应颈总动脉和锁骨下动脉流量的减小以及腹主动脉各分支血管流量的增加。血泵支持下显著增大了WSS与SSS,泵出口血流冲击主动脉内壁使该位置处产生高WSS。此外,在压差作用下,部分血液从泵出口再次回流至泵内,这可能增加血液损伤,但随着泵速的降低回流血液减少。结论本研究验证了置于肾上腹主动脉的血泵可有效改善肾脏灌注。这项研究可用于临床治疗的指导和血泵手术干预的优化。

主动脉缩窄后远端扩张可能性的血流动力学分析

目的动脉缩窄后远端扩张(PSD)是指在主动脉缩窄(COA)下游区域发生的局部扩张。已有研究分析主动脉缩窄后远端扩张的形成机制。然而,血流动力学的变化如何作用于血管壁使得PSD发生还需要进一步的探讨。本研究的主要目的是利用一系列不同缩窄和扩张程度下的COA和PSD模型揭示主动脉缩窄后远端扩张处的血流动力学差异,评估PSD的发生可能性和破裂风险。方法计算机断层扫描重建正常人主动脉(Normal)。为了分析PSD形成后的血流动力学差异,修改缩窄或(和)扩张区域获得COA和PSD模型。进行血流动力学模拟,计算出动压、涡度、横向壁面剪切应力(Trans WSS)等血流动力学参数。通过修改最小缩窄径、缩窄长度、最大扩张径获得不同缩窄和扩张程度的COA和PSD模型,评估不同程度COA和PSD患者远端(再)扩张的风险。结果高动压、高涡度和高Trans WSS出现并聚集在COA缩窄段远端的凸侧,且在PSD中均有所缓解。动压、涡度、横向壁面剪切应力在远端的均值的顺序均为:COA>PSD>Normal。最小缩窄径越小,均值越大。而不同缩窄长度的均值相差不大。结论缩窄段远端的凸侧受异常血流动力学的影响最大,是扩张形成的主要区域,其受到的高动压、高涡度和高Trans WSS是远端(再)扩张的风险因素。最小缩窄径越小,远端(再)扩张的风险越大。

腹主动脉瘤血流动力学流固耦合分析

利用医学建模软件MIMICS对内蒙古民族大学附属医院提供的腹主动脉瘤CT数据进行三维模型重建,借助流固耦合仿真软件Workbench15.0进行血流动力学数值模拟,得到一个心动周期梭状腹主动脉瘤的管壁形变量、血液流场、壁面切应力。计算结果显示,在心动收缩期瘤内存在明显的涡旋和低流速区域,长此以往易造成瘤腔内壁出现血细胞堆积、细胞炎症等问题,动脉瘤大部分为低壁面切应力区域,区域长期处于低切应力会使瘤壁弹性蛋白降低,并且发现形变集中区域中心的形变量最大,在该区域极易发生动脉瘤破裂。借助双向流固耦合方法对弹性壁的腹主动脉瘤进行数值模拟,可以从血流动力学角度分析动脉瘤产生、发展及破裂的原因,为腹主动脉瘤的诊断和治疗提供依据。

胸腹主动脉夹层患者行TEVAR和行TEVAR、PMEG的血流动力学研究

TEVAR手术常用于治疗胸腹主动脉夹层,植入支架以隔离近端破口,而对远端破口不进行干预。然而,近年研究表明,术后远端破口残留的患者发生破裂的风险明显高于无破口的患者,且破口附近的腹主动脉壁容易扩张而导致动脉瘤。因此,累及内脏区的主动脉夹层需要二次治疗。但是,传统的支架如果植入内脏区域,将会阻断内脏动脉的血液供应。PMEG现在被认为是传统TEVAR治疗复杂主动脉夹层的有效替代方法,但会引起内脏动脉角度和面积的改变,进而造成血流动力学的改变。受目前影像学技术的限制,临床观察难以获得满意的结果。目的本研究对已经接受TEVAR和PMEG手术的患者进行特异性血流动力学模拟,评估TEVAR与TEVAR、PMEG两种手术方法对动脉的治疗的效果。方法对5例胸腹主动脉夹层患者治疗前后共计15个CTA重建特异性模型。采用从文献中提取的时变体积流量进行血流动力学模拟。通过时间平均壁剪应力、相对停留时间、内皮细胞活化潜能等血流动力学指标评价PMEG的术后效果。结果与PMEG术前模型相比,术后模型中大部分内脏动脉流速增加,内脏区动脉灌注效果得到提高。结论PMEG作为一种治疗累及内脏区远端撕裂的复杂主动脉夹层的新技术,可以有效地恢复内脏动的血运重建。

猪主动脉弓区域性力学性能与局部血流动力学参数关系的研究

目的本研究旨在评估猪主动脉弓不同区域的力学性能,并探讨其与局部血流动力学参数之间的关联。方法采集健康猪的主动脉,将弓部分割为24个区域作为样本,采用1 mm直径球形压头进行压痕力学测试,并应用Hertz模型计算弹性模量。通过EVG染色法观察弹性纤维分布。基于猪主动脉CTA图像,通过Mimics软件重建动脉模型,并使用Fluent软件进行流固耦合计算,以获取血流动力学参数。结果猪主动脉弓的周向方向弹性模量在小弯侧略高于大弯侧,并在远心端节段表现出显著差异;轴向方向上其弹性模量未呈现明显规律。EVG染色结果显示小弯侧的弹性纤维面积占比略高于大弯侧,但未达到统计学意义。在远心端小弯侧观察到低时间平均壁面切应力(TAWSS<0.4 Pa)以及高振荡剪切指数(OSI>0.25)和高粒子驻留时间(RRT>5 Pa^(-1))的血流动力学参数分布,这些区域与较高弹性模量值所在区域相吻合。结论猪主动脉弓的弹性模量在空间上呈现差异性,在远心端小弯侧的值显著高于大弯侧。同时,不良的血流动力学参数主要分布在小弯侧,提示动脉组织的高弹性模量值与血流动力学环境异常之间可能存在关联。

兔低位腹主动脉阻断后血流动力学、血管壁及下肢缺血再灌注损伤指标的观察

目的:观察兔低位腹主动脉阻断后血流动力学、血管壁、肢体缺血再灌注损伤相关指标的变化及动物生存情况。方法:建立兔腹主动脉阻断1,1.5 h的模型,检测阻断前、再灌注不同时点血液中丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)的变化,股四头肌、腓肠肌及阻断部位血管壁的组织学变化,检测阻断前后、撤钳前后心率、血压的变化并观察术后一周的生存情况。结果:与对照组比较,阻断1 h组(B1)、1.5 h组(B2)再灌注时点血液中的MDA均升高(P<0.05)、前者SOD降低不明显(P>0.05),组织学表现腓肠肌出现轻度的细胞水肿,一周后基本恢复正常。阻断后两者血压均上升,心率减慢、撤钳后血压下降、心律增快(P<0.05)。阻断1,1.5 h动物后肢神经功能评分分别为5级、3～4级。B3组的8只兔子全部存活,而B4组中只有5只兔子存活。结论:兔腹主动脉阻断1 h引起的病理改变轻,不影响生存及下肢功能,阻断1.5 h引起的病理改变重,影响生存及下肢功能。兔低位腹主动脉阻断应控制在1 h以内。

巧克力球囊扩张血管成形术治疗老年下肢动脉硬化闭塞症效果及对患者动脉硬化指标、血流动力学的影响

目的探讨巧克力球囊扩张血管成形术治疗老年下肢动脉硬化闭塞症效果及对患者动脉硬化指标、血流动力学的影响。方法选取60例老年下肢动脉硬化闭塞症患者,按照简单数字表法随机分为对照组、观察组各30例。两组均实施经皮腔内血管成形术,对照组术中采用普通球囊,观察组则应用巧克力球囊。比较两组临床疗效、动脉硬化指标、血流动力学、并发症。结果观察组临床总有效率明显高于对照组(P<0.05)。与术前比,术后两组动脉内膜厚度、脉搏波传导速度明显下降,踝臂血压指数明显上升,且观察组较对照组明显更优(P<0.05)。与术前比,术后两组动脉血管内径、血流速度峰值及血流量均明显升高,且观察组较对照组明显更优(P<0.05)。观察组并发症发生率明显低于对照组(P<0.05)。结论在腔内血管成形术中采用巧克力球囊,对于老年下肢动脉硬化闭塞症的治疗具有重要意义,不仅取得了确切疗效,还能够改善患者动脉硬化指标和血流动力学,减少并发症发生。

竖脊肌平面阻滞对胸腔镜下肺叶切除术患者超声四肢动脉血流动力学及生化应激指标的影响

目的探讨竖脊肌平面阻滞对胸腔镜下肺叶切除术患者超声四肢动脉血流动力学及生化应激指标的影响。方法将120例行胸腔镜下肺叶切除术治疗的患者随机分为研究组和对照组,每组60例。研究组术中采用竖脊肌平面阻滞,对照组采用常规麻醉措施。比较2组不同时点[麻醉诱导前(T_(0))、术后拔管后(T_(1))、术后拔出引流管(T_(2))]的肺功能指标[呼气峰流速(PEFR)、用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV_(1))]、超声四肢动脉血流动力学指标(收缩期最大流速、舒张期最低流速、平均流速、动脉搏动指数以及动脉阻力指数)、应激指标[皮质醇(Cor)、去甲肾上腺素(NE)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)以及促肾上腺皮质激素(ACTH)]、镇痛效果。结果2组T_(1)、T_(2)时FEV_(1)、FVC、PEFR均低于T_(0)时,且研究组T_(1)、T_(2)时FEV_(1)、FVC、PEFR均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。2组T_(1)、T_(2)时收缩期最大流速、动脉阻力指数均低于T_(0)时,舒张期最低流速、平均流速、动脉搏动指数均高于T_(0)时,差异有统计学意义(P<0.05);研究组T_(1)、T_(2)时收缩期最大流速、动脉阻力指数均高于对照组,但舒张期最低流速、平均流速、动脉搏动指数均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。2组T_(2)时Cor、ACTH、AngⅡ、NE高于T_(0)时,且研究组T_(2)时Cor、ACTH、AngⅡ、NE均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。研究组Prince-Henry疼痛评分、有效按压次数、实际按压次数低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论胸腔镜下肺叶切除术中应用竖脊肌平面阻滞的四肢动脉血流动力学及生化应激指标波动较小,麻醉效果较好。

双腔主动脉内气囊反搏的血流动力学影响的研究

我们的实验结果表明双腔主动脉内气囊 (DIAB)反搏的效果要优于单腔主动脉内气囊 (SIAB)反搏的效果。它明显地改善血流动力学参数 ,进而提高了反搏的功效。也未发现双腔主动脉内气囊进行反搏会对肾脏的血流动力学参数产生不良影响。在对比肾动脉去神经前后主动脉内气囊反搏的结果 ,发现反搏时产生的脉动会对血管神经系统产生刺激 ,从而降低肾血管局部的阻力。这是当气囊进行反搏时 ,使肾脏血液循环得以改善的最重要因素。

基于CT图像胸主动脉夹层与正常胸主动脉内血流动力学模拟对比分析

目的通过对基于CT图像的血流动力学数值模拟获得的患有降主动脉夹层与正常胸主动脉内的血流动力学参数的比较,分析主动脉夹层内血液流动状态与动脉夹层疾病的关系,为阐明主动脉夹层疾病的发病机制提供理论依据。方法患者A为46岁男性,胸主动脉正常;患者B为33岁女性,患有通腔型降主动脉夹层,即通腔形式的DeBakeyⅢ型主动脉夹层。CT图像为DICOM格式,层间距为0.5mm,每片图像的平面分辨率为512×512,像素大小为0.5mm。应用医学图像后处理软件对通过临床获得的CT二维医学图像数据进行处理重构,得到正常和患有降主动脉夹层的胸主动脉三维立体模型并转化为可用于模拟计算的计算机辅助设计(CAD)模型。应用计算流体力学(CFD)软件模拟胸主动脉内血流情况,获得相关血流动力学参数。结果计算出胸主动脉在心动周期内不同时刻的血流动力学参数。结论在心动周期内患有动脉夹层胸主动脉内血流情况较正常胸主动脉内血流情况更为复杂,表现为管壁压力变化较大、夹层开口处出现多个漩涡等现象,表明主动脉夹层内复杂血流情况与主动脉夹层疾病的发病机制存在一定的关系。

PC-MRA对Stanford B型主动脉夹层血流动力学与顺应性的研究

目的利用相位对比磁共振血管成像对主动脉夹层(Stanford B型)的血流动力学和顺应性进行研究。方法 25例诊断Stanford B型主动脉夹层患者,覆膜支架腔内隔绝术前行相位对比磁共振血管成像。分别采集6个主动脉层面:①升主动脉瓣上肺动脉分叉水平;②主动脉弓水平;③降主动脉破口以远2 cm水平;④膈水平;⑤平较低支肾动脉下1 cm水平;⑥腹主动脉近髂分叉水平。对图像数据进行定量分析,测量各层面1个心动周期内真腔与假腔的平均横断面积、血流指标(平均血流速度、平均血流量和净流量),并计算真腔与假腔的顺应性。比较真、假腔平均横断面积、血流指标、顺应性的差异及真、假腔顺应性的相关性。相关性应用Pearson相关分析,差异比较应用Paired t-test统计学方法。结果在③～⑥层面水平,所有患者的真腔平均横断面积均小于假腔平均横断面积(P<0.05);真腔内平均血流速度均高于假腔内平均血流速度(P=0.000)。在⑤、⑥层面水平,真腔内平均血流量、净流量均高于假腔内平均血流量、净流量(P<0.05)。在③、⑥层面水平,真腔的顺应性高于假腔的顺应性(P<0.05),并且二者呈明显正相关(r=0.667,P=0.001;r=0.545,P=0.019)。结论相位对比磁共振血管成像能够定量测定主动脉夹层真腔和假腔的血流动力学指标与真假腔顺应性,为临床Stanford B型主动脉夹层患者提供了一种无创的血流动力学监测手段。

超声评估主动脉缩窄胎儿主动脉弓狭窄部位的血流动力学特点

目的通过胎儿超声心动图动态评估孕中晚期主动脉缩窄(COA)胎儿主动脉弓狭窄部位血流动力学特点。方法回顾性分析本院诊断为COA的45胎胎儿的孕中晚期(24~38^(+6)周)不同孕周超声心动图资料,测量主动脉弓缩窄处收缩期峰值流速(SPv)、舒张期末流速(EDv)、搏动指数(PI),并与同孕周正常胎儿进行比较。结果 COA胎儿中孕期至晚孕初期(24~<32周)主动脉弓部的SPv与EDv较正常胎儿增快,PI减低(P均<0.05);血流频谱形态表现为舒张期前向血流量较正常胎儿增多。晚孕中后期(32~38^(+6)周)主动脉弓狭窄处的SPv、Edv及PI值与正常胎儿差异无统计学意义(P均>0.05);血流频谱形态多数表现为收缩末期反向血流信号。结论 COA胎儿主动脉弓部狭窄处的血流状态在不同孕周可表现不同,采用频谱多普勒参数诊断COA时还需结合胎儿孕周大小进行评价。

三维人胸主动脉中血流动力学的数值研究

目的分离与重建人体胸主动脉弓的三维仿真模型,对人体胸主动脉中的脉冲血流进行三维数值模拟和研究。方法运用计算流体力学的基本原理和血流动力学的相关知识,依据临床上采集到的人胸CT扫描数据,运用图像处理软件Mimics分离并重建人体胸主动脉弓的三维仿真模型。结果计算出当以抛物型脉冲血流作为初始速度时,正常人的胸主动脉内血液流动在心动周期内不同时刻的血液流场、壁面压力、速度分布。主动脉弓与分支血管交界面远心端的血流速度明显高于近心端的血流速度,主动脉弓段内外壁血流存在明显的压力差,血流速度和压力变化剧烈区域,特别是左锁骨下动脉分出点以下约2～3cm处的局部区域,与临床主动脉夹层易发区域相吻合。这说明血流压力和速度对胸主动脉夹层的发生有很大的影响。结论基于CT扫描数据进行数值模拟与仿真建模有利于深入开展生物流体力学研究,而主动脉弓血液流场的数值模拟对临床主动脉夹层的诊断和治疗提供了很大的帮助。

采用CT断层扫描图像构建DeBakey Ⅲ型主动脉夹层三维血流动力学数值模拟分析模型

目的探索简便、精确的方法构建仿真的DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学计算机模拟分析三维模型的方法。方法利用Siemens Sensation Cardiac 64层螺旋CT薄层扫描技术,基于1mm层厚获取4种临床常见典型形态的DeBakeyⅢ型主动脉夹层连续断层DICOM格式图像,导入医学图像处理软件Materialise MIMICSv12.11,界定目标区域后生成三维动脉模型,经网格优化处理去除低质量及相交面网格,保存结果输出,导入TGrid5.0软件,对主动脉面网格模型进行几何修复,使面网格扭曲率<0.75,采用非结构化四面体网格生成DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学分析计算机模拟体网格模型,并对所构建模型进行血流属性、流场边界等界定,初步验证模型的有效性。结果通过初步计算求解,确定所构建的DeBakeyⅢ型主动脉模型分别包含1857030,1820501,1844181及18149144个四面体单元。结论利用64层螺旋CT薄层扫描技术获取DICOM格式连续断层CT图像,可快速、准确地构建DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学分析计算机模型,为进一步的计算流体力学分析奠定了良好的基础。