动脉血栓形成过程的血流动力学有限元分析

目的：研究动脉粥样硬化或血栓形成过程中血流动力学改变，为临床治疗提供理论指导。方法：采用ＡＮＳＹＳ Ｖ５．４有限元分析软件模拟血管建模并通过有限元分析方法观察了该模型因动脉粥样硬化斑或血栓形成所致血管逐步狭窄后血流状态的改变。同时观察了血液粘度逐步下降过程对血流状态的影响。结果：正常情况下，动脉血管内血流形式为层流，每层间血流速度不同，中心处血流速度最快，越向管壁处血流速度越慢。在血管狭窄部位则主要为高速层流，且该高速层流区流速随狭窄加重而回加快，缩窄区两端出现血液瘀滞区。血液粘度下降，高速层流区向远心端移动，缩窄区两端血液瘀滞区发生改变。结论：实验提示，临床上通过持续扩张血管的治疗有可能性改善动脉粥样硬化的治疗效果，有必要进一步研究血液粘度在该病治疗中的意义。

颅内动脉瘤血液动力学和破裂机理的数值模拟进展

通过有限元法数值模拟来研究颅内动脉瘤形成、发展和破裂与其血液动力学参数的关系，对于临床医学特别是介入疗法具有重要的指导意义．本文对于近年国外出现的各种计算模型及其主要结果做一综述．

可转化腔静脉滤器的生物力学性能分析

利用有限元法与计算流体动力学的方法,分析可转化腔静脉滤器在植入与转化过程中与血管的相互作用机理及对血流的影响。结果显示,滤器转化后的综合力学性能相对较好;由于滤器转化前变形较大使得血管产生较大的应力,出口血流速度增大使得过滤网上的剪应力较大,较大的支撑刚度容易对血管造成损伤;滤器转化支架后应力降低,血管的应力峰值降低,出口速度降低,支撑刚度降低,在支撑元件表面易形成爬皮现象,且有益于滤器转化支架后的准确定位。分析可转化腔静脉滤器在植入与转化过程中与血管的相互作用机理及对血流的影响,为滤器的结构设计和干预治疗提供更加科学的指导。

颅内动脉瘤计算流体力学有限元分析

目的分析颅内动脉瘤的血流动力学特征,探讨动脉瘤血流动力学特征与动脉瘤发生、发展和破裂的关系。方法利用一名患者动脉瘤的三维DSA影像,采用有限元分析的方法,使用Mimics、Geomagic Studio、ICEM CFD软件建立动脉瘤及载瘤动脉的计算流体力学模型,使用ANSYS CFX软件进行求解,计算出颅内动脉瘤内的相关血流动力学参数,分析相关参数之间的关系。结果动脉内的血流动力学参数均存在差异。动脉瘤内部的血流速度及壁面切应力有在瘤颈最高,瘤顶部及子瘤顶部最低的特点,瘤内压力差异不显著。动脉瘤及载瘤动脉内的壁面切应力和壁面压力都与血流速度正相关。结论动脉瘤顶部血流流速、壁面切应力值均为最低,这种特殊血流动力学改变可能是导致这些区域动脉瘤壁变薄弱的因素而与动脉瘤的发生、发展和破裂密切相关。动脉瘤瘤壁压力与动脉瘤附近载瘤动脉壁面压力无明显差异,压力可能不是动脉瘤的破裂主要原因。

心血管血液流动虚拟现实

基于强大的有限元分析软件ANSYS ,开发了一套用于心血管系统动脉粥样硬化病灶性部位血流动力学分析的专业软件。该软件通过友好的图形用户界面 ,将医学图像数字化处理、计算流体力学与流动可视化技术有机地结合起来 ,形成一个方便、快捷的血流动力学分析集成软件环境 ,可以让医生在虚拟环境下对心血管疾病进行外科手术规划 。

血流动力学有限元后处理的集成化开发

为了提高血流动力学有限元分析可视化后处理的效率,基于ANSYS、利用VC、调用MATLAB进行了集成化软件开发.以ANSYS作为设计平台,借助VC设计参数化输入界面,调用MATLAB绘图功能实现了多种图形的绘制.以ANSYS绘制的矢量图、等值线图,以MATLAB绘制的压力脉搏波时空分布图说明该程序完全可用.集成化的后处理软件可以大大提高血流动力学可视化的效率.

人体脑血流问题的并行数值模拟

设计了一套高性能血流动力学数值模拟系统,包括几何模型构建、计算网格生成、流体方程离散和求解以及计算结果可视化和分析等模块.重点介绍流体方程的求解模块,并通过对北京天坛医院提供的1个真实脑中风病例(包括术前和术后)的血流动力学瞬态模拟案例来验证系统的可靠性和效率.模拟结果显示:计算获得的各项参数(包括压力、速度、剪切力等)的分布与临床观察结果基本一致.该系统的并行性能测试结果显示:当模型的网格单元数量为2.12×10~6,CPU核数扩展至128时,系统仍可达到72.43%的并行效率.

仿生织构化冠脉支架植入后对血流动力学的影响规律

为探究冠脉支架的仿生织构化处理对血流动力学的影响规律,设计一款生物可吸收聚乳酸冠脉支架,利用有限元分析方法,对三种形状(矩形、三角形和梯形)的仿生织构化的支架植入后血流流场进行仿真分析,揭示沟槽的形状和尺寸对血流动力学的影响规律,并寻求仿生织构化沟槽的最优解。结果显示,不同形状和尺寸的仿生织构化沟槽,对低壁面剪应力区域的影响具有一定的规律性,0.06 mm以上的沟槽对血流流动特性的影响较小,而0.06 mm以下的沟槽对血流流动特性的影响较显著,且随着尺寸的减小影响效果越好,其中0.02 mm的三角形沟槽在研究的所有模型中的影响效果最好。通过本文研究结果,期望仿生织构化支架结构能为降低支架内再狭窄提供一种新方法。