4D-Flow MRI在肥厚型心肌病左室流出道血流评估中的价值探索

目的 探索四维血流(four-dimensional flow,4D-Flow)磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术在左心室腔内应用的可行性。材料与方法 本研究为前瞻性、横断面研究,纳入2022年8月至2023年1月于我院接受心脏MRI检查的21例肥厚型心肌病患者,采用3.0 T MRI扫描仪进行二维血流(tow-dimensional flow,2D-Flow)及4D-Flow成像,收集患者一周内进行的超声心动图检查结果。采用组内相关系数(inter-class correlation coefficient,ICC)、变异系数(coefficients of variation,COV)及Bland-Altman分析比较2D-Flow、4D-Flow评估左室流出道峰值流速的可重复性及一致性,并通过Pearson相关性分析探究二者与超声心动图测量结果的关系。结果 2D-Flow和4D-Flow观察者内/观察者间的ICC分别为0.999/0.999和0.995/0.992,COV分别为0.5%/0.5%和2.4%/2.6%。4D-Flow与超声心动图的测量结果呈中度相关,相关系数r值为0.574(P=0.006),但一致性较差,ICC为0.375(P=0.013)。2D-Flow与4D-Flow和超声心动图间无显著的一致性及相关性。结论 4D-Flow技术能够可视化心腔内血流模式,对左室流出道峰值流速的测量具有高度可重复性,且与超声心动图的测量结果具有显著的一致性。

iFlow彩色血流编码成像技术在下肢动脉硬化闭塞症诊断中的应用价值

目的研究iFlow彩色血流编码成像技术在下肢动脉硬化闭塞症(LEASO)诊断中的应用价值。方法选择2022年3月至2023年10月期间确诊的106例LEASO患者作为本研究的LEASO组,以一般资料与LEASO组匹配且无动脉病变的80例志愿者作为对照组。两组受试者均进行数字减影血管造影(DSA)并采用iFlow彩色血流编码成像技术检测股骨头区域和踝关节区域达峰时间(TTP)、计算踝关节区域与股骨头区域TTP的差值,测量踝肱指数(ABI)。结果两组研究对象年龄、性别、体质量指数、吸烟史、高血压病史、糖尿病史、冠心病史、股骨头区域TTP的比较,差异无统计学意义(P>0.05);LEASO组踝关节区域TTP及TTP差值均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);LEASO组中不同Rutherford分类患者股骨头区域TTP的比较以及左侧病变患者与右侧病变患者股骨头区域TTP、踝关节区域TTP、TTP差值的比较,差异无统计学意义(P>0.05),Rutherford分类越高,踝关节区域TTP及TTP差值越低(P<0.05);经Pearson检验,LEASO患者的踝关节区域TTP、TTP差值与ABI呈负相关(P<0.05);经受试者工作特征(ROC)曲线分析,踝关节区域TTP、TTP差值对LEASO具有诊断效能;经Delong检验,TTP差值诊断的ROC曲线下面积高于踝关节区域TTP(P<0.05)。结论iFlow彩色血流编码成像技术测定踝关节区TTP及TTP差值是诊断LEASO的量化指标。

基于Flow Simulation的某发动机涡轮压气机流场与效率分析

涡轮机内部流场对涡轮增压器的性能和效率有着重要影响,采用SolidWorks Flow Simulation模块对某发动机涡轮压气机侧流场和压气效率分析。在六种不同空气体积流量工况下,体积流量为0.29时,压气机效率最高,达到80%左右。模型的建模和流体分析均在SolidWorks环境下,分析效率高,为涡轮增压器设计和优化提供了支撑。

基于Flow-3D的桩林坝不同布置形式对坝基的冲刷侵蚀

桩林坝是一种以桩为基础的竖向格子坝,既有良好的受力条件,又相对节约材料,同时拥有“拦粗排细”的功效,现有桩林坝的研究,多在冲击荷载、拦截固源和调控泥石流性能等方面构建不同布置形式的桩林坝模型。以杨家沟为例,通过野外现场踏勘和数值仿真计算,基于Flow-3D软件开展数值模拟研究,建立不同布置形式(单排桩、双排桩、桩间距、排间距)的桩林坝模型,探讨不同影响因素下桩林坝坝基冲刷侵蚀规律。结果表明:桩林坝的整体设计中桩林不宜过密,桩间距和排间距以2.5 m为宜;单排桩的稳定性较弱,在泥石流冲击下极易发生剪切破坏,且对上游的“固源”作用远不如多排桩,但单排桩的冲刷深度及侵蚀规模均小于多排桩。研究成果对桩林坝的布置形式及冲刷机制提供数据支撑,并为震后泥石流防治工程设计提供参考。

基于 Moldflow 的汽车中控台框架翘曲变形分析及优化

以某汽车中控台框架为研究对象,测量试模样品发现其翘曲变形量超过了装配要求。通过Moldflow软件模拟了该塑件实际的注塑过程,翘曲变形量的模拟值与实测平均值的最大误差为5.98%,发现该塑件翘曲变形的主要因素为冷却不均和收缩不均。本文在原物料中添加质量分数为25%的玻璃纤维以及优化工艺参数后,翘曲变形量的模拟值与初始方案相比降低了86.22%。试模验证表明,优化后的翘曲变形量模拟值与实测平均值的最大误差为4.35%,证明了Moldflow软件模拟分析的准确性。试模后各检测点的最大翘曲变形量降到了1.6 mm以下,较优化之前降低了80%以上,为类似大型复杂注塑件的翘曲变形分析及优化提供了思路。

基于Moldflow软件对薄壁件某塑料喷嘴的注塑方案优化研究

喷嘴注塑产品的质量和性能很大程度上由注塑方案和工艺参数所决定,不当的注塑方案和工艺参数会导致充填不足、熔接线过多、翘曲变形量大等问题。为了可以减少生产周期,节约生产成本,利用三维软件UG对喷嘴进行建模,基于模流分析软件Moldflow软件对喷嘴注塑产品进行分析和优化,通过比较点浇口和侧浇口两种方案的分析结果,最终确定该产品点浇口的方案更好。并通过设计正交实验,得到优化后的工艺参数。

基于MoldFlow太阳能储能系统下盖成型模拟及应用

以太阳能储能系统下盖模流分析为例,反复修改流道和浇口截面尺寸与长度以及主流道位置,确定流道尺寸。运用MoldFlow对设计好的流道进行充填分析,以使成型达到流动平衡,并进行冷却、翘曲分析,预测成型缺陷,提出解决措施,为模具设计提供浇注系统和冷却系统方案和注射成型工艺参数,并应用于模具设计和实际生产。

微血管血流联合LumiFlow成像技术获取早中孕期胎儿心脏标准切面中的应用

目的探讨微血管血流(MV-Flow)联合LumiFlow成像技术在获取11~17^(+6)周胎儿心脏标准切面中的应用价值。资料与方法回顾性收集2022年7月-2023年8月在解放军总医院第一医学中心接受胎儿超声心动图检查的正常早中孕期孕妇63例,行胎儿超声心动图彩色多普勒血流显像(CDFI)及MV-Flow联合LumiFlow检查,分别获取国际妇产科超声学会推荐的8个诊断切面,对不同模式下各标准切面图的血流要素进行评分,比较CDFI及MV-Flow联合LumiFlow在各诊断切面的显示成功率及评分。结果63例孕妇共进行66次胎儿超声心动图检查,MV-Flow联合LumiFlow在上腹横切面、四腔心切面、主动脉弓切面显示成功率分别为98.48%、98.48%、96.97%,高于CDFI(χ^(2)=5.143、8.100、6.125,P<0.05),在三血管气管切面和左心室流出道切面显示成功率分别为39.40%和43.94%,显著低于CDFI(χ^(2)=13.885、7.579,P<0.05)。MV-Flow联合LumiFlow及CDFI两者在动脉导管弓切面、上下腔静脉长轴切面及所有切面总体评分差异无统计学意义(Z/t=-1.56、-1.77、-0.41,P>0.05);在上腹横切面、四腔心切面及主弓脉弓切面,MV-Flow联合LumiFlow评分显著高于传统CDFI(t=-5.14、-6.08、-6.63,P<0.001),左、右心室流出道切面及三血管气管切面CDFI评分显著高于MV-Flow联合LumiFlow(Z=-4.00、-2.93、-4.61,P<0.05)。结论MV-Flow联合LumiFlow在上腹横切面、四腔心切面与主弓脉弓切面的显示较CDFI更具优势,可以作为早期胎心筛查中血流显像技术的有效补充。

肝硬化患者4D flow MRI血流动力学参数与中医证型的相关性研究

目的探讨肝硬化患者4D flow MRI血流动力学参数与中医证型的相关性。方法将118例肝硬化患者依据中医辨证分为肝气郁结证、湿热蕴结证、肝肾阴虚证、脾肾阳虚证、瘀血阻络证5个证型,所有患者均行门静脉4D flow MRI检查,统计不同证型肝硬化患者分布情况,观察门静脉系统(门静脉主干、脾静脉、肠系膜上静脉)的血流动力学参数,包括血流量、流速、壁剪切力等,比较不同证型患者门静脉血流动力学参数差异。结果肝硬化代偿期以肝气郁结证、湿热蕴结证为主,肝硬化失代偿期以脾肾阳虚、瘀血络阻证为主;A级以肝气郁结证、湿热蕴结证为主,B、C级以瘀血络阻证为主。瘀血络阻证肝硬化患者门静脉主干及脾静脉血流量明显高于肝气郁结证、湿热蕴结证患者(P<0.05);脾肾阳虚证门静脉主干血流量明显高于肝气郁结证肝硬化患者(P<0.05);瘀血络阻证肝硬化患者门静脉主干流速及剪切力较肝气郁结证和湿热蕴结证低。结论肝硬化患者中医辨证分型与门静脉血流动力学参数具有一定相关性,4D flow MRI可为肝硬化的中医辨证提供血流动力学参考。

袋型阻尼密封动力学特性双控制体Bulk Flow模型

为快速准确预测袋型阻尼密封泄漏特性和动力学特性,针对传统单控制体Bulk Flow模型预测精度低、无法预测交叉动力系数的问题,提出了袋型阻尼密封双控制体Bulk Flow模型和动力学特性数值预测方法,并开发了计算程序。首先,依据边界层理论,将袋型密封腔室划分为两个控制体,推导了控制体的连续性、周向动量和能量方程,引入Swamee-Jain和Takahashi方程,计算流体-壁面间和流体-流体间的周向黏性摩擦力;其次,采用牛顿-拉夫森算法和摄动分析法分别求解0阶和1阶控制方程,获得各刚度、阻尼动力特性系数;然后,通过与袋型阻尼密封泄漏量和动力特性系数的实验值、单控制体Bulk Flow模型和非定常计算流体动力学(CFD)数值结果进行比较,验证了模型和方法的准确性和可靠性;最后,研究了转子转速(10 000、15 000、20 000 r/min)和预旋比(0.067、0.724、0.997)对袋型阻尼密封动力学特性的影响。结果表明:所发展的模型和方法具有计算速度快、预测精度高(泄漏量预测误差小于6%,动力特性系数预测误差小于38%)的优点;转子转速和进口预旋的增大均会导致袋型阻尼密封有效阻尼显著减小,穿越频率显著增大,易诱发轴系失稳。

基于4D Flow CMR技术评价心肌纤维化对肥厚型心肌病患者左室舒张功能障碍的影响

目的采用四维血流(four-dimensional flow,4D Flow)心脏磁共振成像(cardiac magnetic resonance,CMR)技术对肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)患者是否存在左心室舒张功能障碍进行评估,探讨心肌纤维化对HCM患者左心室舒张功能的影响。材料与方法前瞻性纳入44例HCM患者,根据患者是否合并晚期钆增强(late gadolinium enhancement,LGE)分为HCM LGE(+)组(25例)和HCM LGE(-)组(19例),同期纳入31例健康对照者。三组人群进行3.0 T磁共振稳态自由进动序列及4D Flow序列扫描。采用CVI42后处理软件进行分析,包括心功能参数、二尖瓣血流速度参数。使用单因素方差分析或Mann-Whitney U检验对三组受试者临床资料及影像学参数进行比较;并对二尖瓣水平舒张早期平均血流速度(E)与舒张期整体室壁峰值厚度(global peak wall thickness,GPWT)、左心室质量(left ventricular mass,LVmass)进行相关性分析。结果HCM患者的LVmass及GPWT均大于健康对照组,且伴有心肌纤维化较不伴有心肌纤维化的HCM患者的GPWT增大更加明显[HCM LGE(+)组vs.HCM LGE(-)组vs.健康对照组];[LVmass:157.34(122.24,194.38)g vs.148.29(131.79,189.83)g vs.85.73(73.00,94.02)g;GPWT:20.04(16.76,24.99)mm vs.17.46(16.19,19.99)mm vs.9.47(8.35,10.92)mm](P<0.001);伴有心肌纤维化的HCM患者舒张早期平均血流速度峰值(E峰)低于不伴有心肌纤维化的HCM患者,且均较健康对照组低[HCM LGE(+)组vs.HCM LGE(-)组vs.健康对照组:(30.03±11.33)cm/s vs.(38.05±12.03)cm/s vs.(47.44±10.82)cm/s](P<0.001);而舒张晚期平均血流速度峰值(A峰)在三组间均无显著性差异;且伴有心肌纤维化的HCM患者较健康对照组的E/A值明显减低(1.10±0.61 vs.1.74±0.85)(P<0.05)。舒张期早期二尖瓣水平的平均血流速度与GPWT和LVmass均呈负相关(r=-0.593/r=-0.371,P<0.001/P=0.001)。结论基于4D Flow CMR不仅可以从三维角度对血流速度进行准确测量,同时能从血流动力学方面定量评估HCM患者的左室舒张功能障碍及心肌纤维化对HCM患者左心室舒张功能的影响。

基于Moldflow的带金属嵌件电机齿轮盖注塑工艺优化

汽车雨刮电机齿轮盖采用注射成型技术,内嵌齿轮盖中的3根金属嵌件起到导通电流的作用。在注射成型过程中要确保各金属嵌件有一定的间距,以保证电机正常工作。为了验证设计的方案是否满足设计要求,采用模流分析软件Moldflow对齿轮盖注射成型过程进行分析,以准确掌握金属嵌件的变形情况。初始方案仿真计算结果显示,注射成型后用于接地的嵌件31在XY平面内变形量过大,可能存在搭接短路风险,不满足设计要求。针对嵌件31变形量过大的问题,分析可能的原因,从注射成型工艺参数和嵌件定位方案两方面进行优化。在满足设计要求前提下,通过正交试验法获得最优的模具温度和熔体温度,仿真结果表明:将注射成型工艺参数中的模具温度调整为80℃,熔体温度调整为265℃,嵌件31的变形量减少27.3%;将嵌件31的定位方式更换成穿孔式定位,可有效增加嵌件的定位可靠性。两种优化方案共同实施后,嵌件31的最大变形量从0.55 mm降低到0.05 mm,变形量减小90.9%,满足设计指标要求,提升了设计产品的可靠性。

基于BHM-EcoFlow模型的汉江中下游河段水文-生态响应关系研究

河流水文-生态响应关系是确定生态流量阈值的科学基础。针对当前河流水文-生态响应关系研究中生态数据不足且生态建模难度大的问题,建立了基于贝叶斯层次分析法的BHM-EcoFlow(Bayesian hierarchical modelling-ecological flow)模型,该模型将河流不同河段及同一河段不同站点间的先验知识与实测数据相结合,可有效利用短系列数据,实现河流水文-生态响应关系的模拟。采用汉江中下游干流2011年的水文、生态数据,模拟了浮游植物细胞密度与流量、混合层温度间的关系,计算了不同流量条件下各河段的浮游植物密度。结果表明:BHM-EcoFlow模型提高了短系列数据的可用性,对汉江中下游干流的水文-生态响应关系具有良好的识别能力,为确定生态流量提供了科学依据。

基于Rhino和Flow-3D耦合的串列四桥墩局部冲刷数值模拟

针对复杂地形下串列四排桥墩局部冲刷问题,以洺河京港澳高速桥6号桥组为研究对象,以不同泥沙级配及中值粒径表征非均匀沙质河床及来沙条件,考虑泥沙水下休止角等影响因素,通过建模软件Rhino耦合Flow-3D开展三维数值模拟研究,得到串列四排桥墩周围流场结构及冲坑演变过程。将模拟得到的流速值和冲深值与物理试验结果对比,相对误差均在10%以内,表明构建的数学模型能够较好地实现复杂地形下非均质河床的四排桥墩局部冲刷数值模拟。模拟方法可为类似三维曲面数值模拟研究提供参考,对于识别桥墩周围水流结构和冲刷特性、指导桥梁规划设计具有重要的参考价值。

基于FLOW⁃3D数值模拟和物理模型试验的水闸水流条件研究

介绍FLOW-3D数值模拟和物理模型试验在海口市龙塘大坝枢纽改造工程水流条件研究的应用,通过各工况的数值模拟与物理模型试验,对水闸水流流态、流速和沿程水面线等水力特性进行计算与观测。经对比分析,各工况下FLOW-3D数值模拟和物理模型试验所得的流态、水面线、流速变化及分布规律基本一致,为研究泄水建筑物布置及体型设计的可行性及合理性,泄水建筑物设计及运行管理提供了科学依据。

V Flow技术测量颈动脉壁面剪应力的一致性研究

目的评价血流向量成像(V Flow)技术在测量健康成年人颈动脉壁面剪应力(WSS)中的一致性。方法于2021年2月至2021年3月招募健康成年志愿者20人,由2名不同年资的超声医师使用配备V Flow功能的Mindray Resona 7超声仪和3~9 MHz线阵探头进行双侧颈动脉扫查,分别采集双侧颈总动脉远段、颈总动脉分叉至颈内动脉起始部两段动脉的动态V Flow图像,测量两侧颈总动脉远段的近心端、远心端、分叉处及颈内动脉起始部的前、后壁的WSS,使用组内相关系数(ICC)和Bland-Altman图评估组内一致性及组间一致性。结果双侧颈动脉前、后壁的4个不同节段之间WSS值差异均有统计学意义(P<0.05)。高年资超声医师2次测量结果的一致性结果显示,左侧颈总动脉远段的远心端一致性极好(ICC 0.779),右侧颈总动脉远段的近心端(ICC 0.605)、远心端(ICC 0.585)、颈内动脉起始部(ICC 0.457)、左侧颈总动脉分叉处(ICC 0.606)及颈内动脉起始部(ICC 0.702)一致性均较好;不同年资超声医师的测量结果显示,仅右侧颈总动脉分叉处(ICC 0.486)及左侧颈总动脉远段的远心端(ICC 0.576)一致性较好。结论V Flow技术可显示不同位点间颈动脉WSS之间的差异,其组内一致性较好,但在不同年资超声医师间存在一定的差异。

基于Flowmaster的小流量供水设备调节性能模拟

现有的二次供水研究对小流量工况关注较少,小流量工况下主泵低效运行、频繁启停问题正成为制约城市供水“最后一公里”低能耗、高质量发展的痛点。为此,建立Flowmaster仿真模型对“工频辅泵+气压罐”小流量供水模式进行模拟,探究了需求侧不同小流量下气压罐的调节性能。结果表明,“工频辅泵+气压罐”可很好减少水泵启停次数,保持系统稳定。进一步研究了气压罐预充压力对调节性能的影响,阐明了预充气泄漏带来的负面影响,并提出相关工程建议。

2023年SCMR 4D Flow心血管磁共振共识声明解读

血流动力学评估对于心血管疾病的诊断和治疗十分重要,四维心血管磁共振血流成像(four-dimensional cardiovascular magnetic resonance flow imaging,4D Flow CMR)可在一次采集中全面、准确地评估血流。2023年心血管磁共振学会(Society for Cardiovascular Magnetic Resonance,SCMR)在2015版4D Flow CMR共识声明的基础上更新发布了新版共识声明,为4D Flow CMR的采集参数的选择、后处理工作流程、整合入临床实践、推荐的出版标准提供建议,并定义了临床中心的最低质量保证和验证标准,以及对其局限性和未来展望进行讨论。笔者对新版共识声明进行解读与分析,旨在为未来4D Flow CMR广泛应用于临床及该领域研究方向提供参考。

基于Moldflow的绗缝机夹子注塑模设计

以绗缝机夹子的短板为例,基于Moldflow有限元分析软件,合理确定了塑件的浇口位置和浇口形式,精确预测出塑件的充型时间、注射压力、锁模力等工艺参数,并分析出塑件的体积收缩率及熔接线、气穴等潜在缺陷的位置。有限元模拟结果为注塑成型设备的选型和成型工艺参数的合理制定提供了可靠依据,为模具的优化设计提供了方向。基于Moldflow分析结果,设计出一套一模两腔侧浇口、带斜导柱侧向分型与抽芯机构的注塑模具并一次性试模成功。Moldflow有限元分析软件在注塑模设计中的应用不仅有效降低了模具设计的成本和周期,也为同类零件的模具优化设计提供了参考。

超声B-Flow联合外周血NLR、CRP对颈动脉粥样硬化斑块易损性的诊断效能研究

目的探讨超声二维灰阶血流显像技术(B-Flow)联合外周血中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)、C反应蛋白(CRP)诊断颈动脉粥样硬化(CAS)斑块易损性的价值。方法纳入2019年2月至2022年8月在天津市永久医院诊查的152例CAS患者为研究对象,均利用颈动脉斑块超声B-Flow和数字减影血管造影(DSA)检查斑块性质,并检测外周血NLR、CRP水平,以DSA结果为“金标准”,将患者分为易损斑块组和稳定斑块组,统计超声B-Flow检查结果,比较两组外周血NLR、CRP水平,分析超声B-Flow、外周血NLR、CRP水平三者单独及联合诊断CAS斑块易损性的价值。结果DSA检查结果显示,152例CAS患者检出66例易损斑块,86例为稳定斑块;超声B-Flow检查出72例易损斑块,80例稳定斑块,以DSA检查结果作为“金标准”,超声B-Flow诊断易损斑块的灵敏度、特异度、准确度分别为84.85%、81.39%、82.89%;易损斑块组外周血NLR、CRP水平均高于稳定斑块组(P<0.05);超声B-Flow联合外周血NLR、CRP水平诊断CAS易损性斑块的灵敏度、特异度、曲线下面积(AUC)分别为98.48、81.39%、0.907,联合诊断的灵敏度高于单独诊断,AUC高于单独诊断(P<0.05),特异度与单独诊断相近。结论超声B-Flow、外周血NLR、CRP均对CAS斑块易损性具有一定的诊断效能,但三者联合诊断效能更好。