T型分叉管内牛顿与非牛顿血流特性对比分析

目的:动脉粥样硬化是引起心血管疾病的重要因素。结合临床心血管相关病例,从交叉学科的角度分析了入口血流速度和血液粘度对T型分叉管内血流分布的影响,以探索T型分叉管内血流分布与动脉粥样硬化形成的关系,为临床诊断与治疗提供一定的指导。方法:根据血液流动的粘性不可压缩Navier-Stokes方程,运用Auto CAD建立了T型分叉血管的几何模型,并采用计算流体力学方法 (Computational Fluid Dynamics,CFD)对分叉管内血液流动进行数值模拟,分析不同初始条件下分叉管内血流分布对动脉粥样硬化形成的影响。结果:数值模拟结果显示,与牛顿血液粘度模型相比,非牛顿血液粘度模型下血流分布较合理;分叉管的壁面切应力明显大于主血管,而分叉管的壁面压力却小于主血管,表明分叉处管壁受到高切应力与低壁面压力的共同作用,血管内壁易疲劳损伤,促进动脉粥样硬化的产生;这与分叉处附近A与B处存在较大面积的低速涡流区相符合,为动脉粥样硬化的形成提供有利条件。结论:通过对T型分叉管血液流体动力学的数值模拟,表明入口血流速度和血液粘度在动脉粥样硬化形成过程中具有重要作用。另外,数值模拟结果与临床检测结果一致,为进一步研究心血管疾病的机理提供一种有效、可靠的研究方法。

T型分叉血管中血液流动对动脉血栓形成的影响

目的从血流速度、分支直径、T型分叉角度及血液黏度的血流动力学角度,并结合相关医学病例,研究T型分叉血管中血液流动对血栓形成的影响,从多学科角度分析并验证医学研究中的有关血栓形成机理的猜测。方法建立T-型动脉血管的几何模型,采用计算流体动力学方法对血管内流场进行数值分析研究,分析不同条件的流动对血栓形成影响。结果在分叉血管附近的支血管和主血管中分别形成了两处较大区域的涡流区域,另外,在分叉交接处的下游位置也出现了一处较小的区域,这些区域速度较低,剪应力出现突然增大趋势,符合血栓形成,因此成为"最适成栓位置"。结论血栓在"最适成栓位置"的形成还与分支血管直径、血管中血流速度、分叉角度以及血液黏度等有密切关系。

T型分叉血管的定常/脉动流动和大分子传质

采用计算流体动力学方法,数值求解了T型分叉流动的定常/脉动流场和低密度脂蛋白(LDL)以及血清白蛋白(Albumin)的浓度分布· 计算了雷诺数、主管和支管的流量比等参数对流场和大分子传质的影响,计算结果表明,流体动力学因素影响大分子的分布和跨壁渗透,在动脉硬化的发生和发展过程中起着重要的作用· 在流动发生分离处,即支管入口外侧壁面剪应力变化最剧烈,这儿LDL和Albumin的壁面浓度变化也是最剧烈。

用电化学方法测试动脉模型壁面剪应力

应用电化学方法 ,对动脉模型 T形分叉部位流场壁面剪应力进行测试研究。测试了对于现有理论分析和数值计算都比较困难的高雷诺数 ( RE=1 0 0 0 - 2 0 0 0 )流动流场的壁面剪应力 ,并且对若干不同雷诺数及不同支管分流情况进行了系列测试。通过实验发现 ,此部位同时存在高剪应力区和低剪应力区 ,确定了它们的位置和剪应力的大小。系列测试还显示 :随着雷诺数的变化 ,无量纲剪应力有一定的变化 ;而当支管分流变化时 ,无量纲剪应力的变化很明显。

T型分叉中精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽涂层材料聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸共聚物对人脐静脉内皮细胞黏附稳定性的研究

目的研究T型分叉血管对RGD肽对内皮细胞(endothelial cell,EC)在涂层材料聚乙二醇-聚乳酸-聚谷氨酸共聚物(PEG-PLA-PGL)表面黏附稳定性的影响。为该材料作为冠状动脉内支架涂层材料的临床应用提供实验依据。方法实验材料(PEG-PLA-PGL)分为两组:RGD组(表面共价接枝人工合成的RGD三肽)、对照组(共聚物组),然后在两组材料表面种植体外培养的人脐静脉EC,并在固定常流条件下观察比较在T型管不同位置、不同流速下RGD肽对材料表面细胞黏附稳定性的影响。结果作用4 h后,在共聚物组及RGD组T型管分叉前(A)、分叉后(B)、分叉(C)三处位置上EC细胞残余率在最大流速(0.8 m/s)下分别为(14.98±1.45)%vs.(17.38±2.52)%、(10.06±2.12)%vs.(14.25±2.03)%、(11.08±2.18)%vs.(13.27±1.89)%。发现三组存在明显统计学差异(P<0.05)。共聚物表面结合RGD后,细胞残余率明显增加。但是无论在对照组还是在RGD组,T型分叉前A位置EC细胞残余率都要比分叉及分叉处的细胞残余率高(P<0.05)。结论 RGD可以提高EC在共聚物材料表面的黏附稳定性,但是T型分叉对EC的黏附稳定性有一定的影响。