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BPNN、SVR和RF模型的7050合金高温流动应力预测

采用Gleeble-3500热物理模拟机对7050铝合金进行等温热压缩实验,获得了合金在变形温度为300~450℃以及应变速率为0.001~1 s^(-1)条件下的应力应变数据。在此基础上,建立了经灰狼优化算法(Grey wolf optimization,GWO)优化的反向传播神经网络(BPNN)、支持向量机(SVR)和随机森林(RF)模型并验证其预测精度。结果表明:经过GWO优化的BPNN、SVR和RF模型预测精度高于原始模型;GWO-BPNN与GWO-RF模型的预测精度比较接近,且均高于GWO-SVR;在外推数据预测上,GWO-BPNN模型的预测精度更高,在内插数据预测上,GWO-RF模型的预测精度更高。不同机器学习模型对流动应力数据的拟合效果不同,其预测精度也存在差异。

五模点阵环状结构在碰撞冲击作用下的动态响应特性

基于坐标变换理论和五模特征参数设计,采用增材制造技术制作五模点阵环状试验模型。通过落锤冲击试验发现,模型内环迎冲面的应变峰值远小于背冲面,这与传统环状结构明显不同。进一步仿真发现,五模点阵环状结构可将迎冲面的应力波向两侧“疏导”,从而表现出显著的绕射效果。与等质量的实心圆环相比,试验模型内环迎冲面的应变峰值最大可减小65.7%,应力峰值可减小70%以上。通过绘制五模点阵胞元的频散曲线,获得表征冲击能流特征的群速度分布规律。在此基础上,研究等效力学参数圆环的群速度各向异性程度对能流矢量的影响,为潜艇结构抗冲击防护提供参考。

动态向量血流评估妊高症颈动脉切应力的研究

目的探讨超声动态向量血流成像(vector flow imaging,V Flow)技术在评估妊高症(hypertensive disorders of pregnancy,HDP)颈动脉壁切应力(wall shear stress,WSS)的应用价值。方法本研究纳入123例孕妇(平均年龄30.1岁,平均妊娠天数242.2天)。根据是否患妊高症及患病严重程度,分为妊娠期高血压组(A组)、子痫前期组(B组)、重度子痫前期组(C组)、正常对照组(D组)。使用V Flow技术获取和测量颈总动脉后壁WSS参数,比较各组差异有无统计学意义,并分析WSS参数与血压的相关性。结果在123例孕妇中成功进行了V Flow测量。A组(25例,WSS_(mean)0.62±0.14Pa,WSS_(max)1.79±0.33Pa)、B组(28例,WSS_(mean)0.63±0.14Pa,WSS_(max)1.79±0.34Pa)、C组(18例,WSS_(mean)0.54±0.11Pa,WSS_(max)1.66±0.34Pa)、D组(52例,WSS_(mean)0.79±0.22Pa,WSS_(max)2.00±0.35Pa),D组与A、B、C组比较,差异均有统计学意义(P均<0.05);所有入组孕妇的颈总动脉后壁WSS_(mean)参数与收缩压、舒张压均呈负相关(r值分别为-0.384、-0.377,P<0.05),WSS_(max)参数与收缩压、舒张压均呈负相关(r值分别为-0.350、-0.332,P<0.05)。结论基于V Flow技术测量妊高症患者颈总动脉的WSS参数可为临床提供参考依据,具有一定的潜在应用价值。

冲击地压应力流理论及其数值实现

冲击地压作为应力敏感型动力灾害,具象化地描述应力在煤岩介质中的空间流动特征,对于冲击地压科学评价与防控具有重要意义。为此,完善了冲击地压应力流理论,指出应力流在时间上表征了应力率,在空间上表征了应力梯度,提出了应力流张量与应力流矢量的概念及计算公式,指出应力流张量描述了不同位置、不同时刻应力的流动趋势,而应力流矢量总是与应力梯度增量方向相同。理论推导表明应力流越大的区域,应力强度因子变化越大,材料可能更易发生断裂破坏。在非线性有限元程序中开发了应力流矢量计算程序,实现了应力流的可视化,通过数值分析还原了单轴压缩试验、单煤层常规开采条件下的动态应力状态,计算结果表明:岩石单轴压缩过程中,应力流矢量呈近水平分布,向外发散;常规开采过程中,垂直方向应力流较大,由顶底板岩层指向中间煤层,水平方向应力流主要指向工作面前方,当开挖距离增大,采空区附近应力梯度明显增大,应力流矢量分布区随工作面前移。通过单轴压缩试验,发现应力流矢量方向与试样破坏变形方向较为吻合,初步验证了应力流与岩体开裂破坏的内在相关性。最后探讨了工程现场的应力流监测方法。研究成果有望为煤矿冲击危险性定量评价与差异化防治措施制定提供直观的认知形式和实用的理论工具。

超声血流向量成像技术探讨颈动脉球部壁面剪切应力的影响因素

目的:运用超声血流向量成像(VectorFlowImaging,V Flow)技术探讨颈动脉球部自体解剖结构及血流动力学因素对壁面剪切应力(Wall Shear Stress,WSS)的影响。方法:选取颈动脉超声检查正常患者70例,将V Flow感兴趣区置于颈总动脉分叉部及颈内动脉起始段。测量颈动脉球部与颈总动脉间角度(θ)、测量收缩末期颈动脉球部(Carotid Bulb,CB)膨大最明显处内径(D_(CB))与颈总动脉末段内径(D_(CCA))的比值(D_(CB)/D_(CCA))、测量颈动脉球部分流量(Q_(CB))与颈总动脉末段流量(Q_(CCA))的比值(Q_(CB)/Q_(CCA))、描记颈动脉球部血流紊乱区可视化面积(A_(CB))以及测量颈动脉球部起始段内侧平均壁面剪切应力(WSS_(I-CB))和外侧平均壁面剪切应力(WSS_(E-CB)),并对上述各项参数进行统计学分析。结果:(1)颈动脉球部起始段WSS_(I-CB)值为(0.88±0.30)Pa,外侧WSS_(E-CB)值为(0.32±0.15)Pa,外侧壁明显小于内侧壁,差异有统计学意义(P<0.01)。(2)颈动脉球部与颈总动脉夹角θ值为(24.5±12.1)°,与WSS_(E-CB)相关系数为r=−0.171,二者无相关性且差异无统计学意义(P>0.05);颈动脉球部膨大最明显处内径与颈总动脉末段内径比值D_(CB)/D_(CCA)为(0.66±0.09),与WSS_(E-CB)值呈负相关,相关系数为r=−0.312,差异有统计学意义(P<0.05)。(3)颈动脉球部分流量与颈总动脉末段流量比值Q_(CB)/Q_(CCA)为(0.69±0.15),与WSS_(E-CB)值呈正相关,相关系数为r=0.428,差异有统计学意义(P<0.01);颈动脉球部血流紊乱区面积A_(CB)为(0.27±0.17)cm2,与WSS_(E-CB)值呈负相关,相关系数分别为r=−0.545,差异有统计学意义(P<0.01)。结论:颈动脉球部血流量、血流紊乱区面积及膨大程度是影响外侧壁面剪切应力WSS的主要因素,而与颈动脉球部发出角度的关系并不密切。

统一弹塑性本构模型在ABAQUS中的开发与应用

基于统一弹塑性本构模型的有限元理论格式,根据ABAQUS的UMAT格式要求,编制相应的接口程序,将统一弹塑性本构模型引入ABAQUS中。采用退化的统一强度模型(b=0时,为Mohr-Coulomb模型)与ABAQUS自带的Mohr-Coulomb模型,对单轴试验和圆形硐室进行弹塑性分析,验证所开发材料子程序的正确性及高效性。考虑到统一强度模型的一般情况(b≠0)和屈服面硬化条件,对圆形硐室进行弹塑性计算,得到应力场的变化规律。所提出的研究思路具有普遍性,为采用ABAQUS平台进行本构模型的二次开发提供了借鉴和参考。

机械能流及其应用

物体中机械能密度随时间变化时，伴随着机械能的传递，将存在机械能流。运用机械能流理论，可获得物体内机械能空间转移及应力状态的全部信息。文章通过对连续媒质中机械能转移的动力学分析，导出机械能流密度矢量Ｓ，并讨论了机械波中的机械能流。

注射成型聚合物充模取向应力场模型化理论研究:考虑熔体的可压缩性

研究复杂流场条件下恒温可压缩聚合物熔体注射充模流动取向应力场数学模型理论。针对缠结大分子链单体在成型充模过程中的无规形变特性,基于简化与假设,建立以缠结大分子链单体等效末端距矢量(End-to-end vector,ETEV)为核心的恒温可压缩聚合物充模取向物理模型;基于不可逆热力学与统计力学理论,推导得出大分子链单体流动取向应力形变模型;引入自由体积理论,阐明微元变形前后当量体积比率J与微元Finger应变张量-1C之关联性,进而得出恒温可压缩聚合物充模取向应力-应变'伪高弹'模型;研究聚合物微元的取向拉伸比λ与形变历史的相关性,得出非线性取向应力-形变关系模型,进而得出与经典K-BKZ模型具有一致形式的'伪高弹'积分模型;研究相关模型的物理性态,结果表面相关模型对表征相关聚合物充模取向工程问题具有较好的适配性与科学性。

变形抗力预测模型及其应用研究

为提高变形抗力的预测精度,提出了一种基于混合最小二乘支持向量机和数学模型的组合方法。在该方法中,最小二乘支持向量机的参数通过基于退火策略的自适应粒子群优化算法自动获得。仿真实验结果表明,该组合方法不仅能够重现样本数据的变形抗力,还能非常精确地预测非样本数据。通过与其它文献中常用方法的比较发现,该方法在变形抗力预测的有效性和精确性方面都有很大提高。

基于SVR的2519铝合金流变应力预测

为了预测不同因素影响下2519铝合金流变应力,根据实测数据集,应用支持向量回归(SVR)方法,建立了支持向量回归预测模型。支持向量回归预测模型以2519铝合金应变和应变速率为输入变量,以2519铝合金流变应力为输出变量进行预测。预测结果表明:支持向量回归预测模型有较高的预测精度,可用于预测不同的应变和应变速率影响下的2519铝合金流变应力。

血流向量成像技术对心腔流体力学的研究进展

目前心血管疾病的发生率逐年增加,其结局是心力衰竭最终导致死亡,因此对心血管系统疾病的早期诊断、评估及干预治疗尤为重要。血流向量成像技术是一种基于彩色多普勒血流成像技术的新技术,无需造影剂即可观察心腔内流体变化,可对心功能进行准确评估。本文就目前血流向量成像技术对心腔流体力学的研究进展进行综述。

血流向量成像技术探讨颈动脉斑块患者血管壁剪应力与心脑血管疾病的相关性分析

目的探讨颈动脉斑块人群的血管壁剪应力(wall shearstress,WSS)的分布特点及与心脑血管疾病发生的相关性。方法选择2018年9月至12月期间在我科行颈部血管超声检查存在斑块且血生化检查及病史资料完整者228例,按照有无冠心病(CHD)或脑梗分为两组:无冠心病和脑梗组,记为无病组;有冠心病或脑梗组,记为患病组。比较血管斑块处与其近端、远端的血管壁剪应力有无统计学差异。93例患病组(实验组)和135例无病组(对照组)行对比试验,分别行单因素和多因素分析研究血管壁剪应力对于心脑血管疾病发生的独立影响。结果双侧颈动脉分叉斑块处的WSS明显低于其近端及远端的WSS,有显著统计学差异(P<0.05);TC(OR=0.19,95%CL为0.04~0.81,P<0.05)、脉压差(OR=1.10,95%CL为1.03~1.18,P<0.05)和LCCABIF前壁WSS值(OR=5.855,95%CL为1.007~34.053,P<0.05)为心脑血管疾病发生的独立危险因素。结论血管壁剪应力的改变与颈动脉斑块的形成密切相关;LCCABIF前壁WSSa值或许可以作为前瞻性"指标物",对颈动脉斑块患者的心脑血管疾病发病风险进行早期预判,从而减少心脑血管恶性事件的发生,降低其致死率。

向量血流成像技术评估兔腹主动脉早期动脉粥样硬化的价值

目的:探讨全新的向量血流成像技术(vector flow imaging technique,V Flow)测量的血管壁应力(wall shear stress,WSS)在评估兔腹主动脉早期动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)中的价值。方法:选用健康雄性新西兰兔7只,高脂饮食喂养建立兔腹主动脉AS模型。喂养14周后,每周采用常规灰阶超声观察兔腹主动脉管壁是否有硬化斑块形成,采用彩色多普勒血流图(color Doppler flow imaging,CDFI)测量腹主动脉血流量(blood flow volume,BFV)及收缩期峰值流速(peak systolic velocity,PSV),采用V Flow观察并测量兔腹主动脉前、后壁WSS值。34周后,以病理检查结果为金标准,对比并分析WSS在兔腹主动脉AS形成及发展过程中的动态变化。结果:病理结果显示,高脂饮食喂养34周后兔腹主动脉出现AS脂纹期的典型改变,37周后兔腹主动脉有AS纤维斑块的表现。腹主动脉前、后壁WSS随着AS病程的进展动态变化:从14周开始呈降低趋势,20/21周至27周表现为增高趋势,27周之后又逐渐降低。腹主动脉前壁和后壁WSS最大值(WSSmax)、WSS平均值(WSSmean)的拐点值与第0周基线值差异具有统计学意义(P<0.05),WSSmax、WSSmean变化曲线出现拐点的时间早于常规CDFI测得的PSV及BFV值。结论:V Flow较传统的CDFI可更早预测腹主动脉AS斑块及评估相应血流动力学改变,具有潜在的临床应用价值。

机械能流密度矢量

本文通过对连续媒质内机械能流转移的分析,引入机械能流密度矢量S,并讨论了机械能流在动力学系统中的一些应用。

超声矢量血流成像对2型糖尿病患者颈动脉壁剪切应力的研究

目的探究2型糖尿病(T2DM)患者颈总动脉(CCA)壁剪切应力(WSS)的特征,以及WSS检测T2DM患者发生心血管疾病(CVD)的应用价值。方法选取2020年11月至2021年2月于四川省人民医院接受治疗的49例T2DM患者作为DM组及19例健康志愿者作为对照组,并根据DM组患者有无高血压(HPT)分为DM+HPT组(26例)和DM+非HPT组(23例),根据是否伴有CVD分为DM+CVD组(15例)和DM+非CVD组(34例)。所有受试者均行常规颈动脉超声检查,并应用超声矢量血流(V-Flow)成像技术检测CCA中段、近分叉处及分叉处的最大壁剪切应力(WSSmax)和平均壁剪切应力(WSS_(mean))。DM组和对照组之间比较采用t检验;亚组之间超声参数的比较采用单因素方差分析,其中两两比较采用SNK检验;采用受试者操作特征(ROC)曲线分析T2DM患者合并CVD的超声诊断参数。结果与对照组相比,DM组患者CCA中段及近分叉处的WSS_(mean)降低[中段:(0.81±0.23)Pa vs(1.02±0.21)Pa;近分叉处:(0.73±0.21)Pa vs(0.90±0.16)Pa],差异具有统计学意义(t=-3.451、-3.127,P=0.001、0.003)。在亚组分析中,DM+非HPT组CCA中段和近分叉处的WSS_(mean)仍小于对照组[中段:(0.87±0.24)Pa vs(1.02±0.21)Pa;近分叉处:(0.78±0.18)Pa vs(0.90±0.16)Pa],差异具有统计学意义(P均<0.05)。DM+CVD组CCA中段及近分叉处WSS_(mean)明显小于DM+非CVD组[中段:(0.71±0.18)Pa vs(0.85±0.23)Pa;近分叉处:(0.62±0.20)Pa vs(0.78±0.20)Pa],差异具有统计学意义(P均<0.05)。ROC曲线分析显示CCA近分叉处的WSS_(mean)对T2DM患者发生CVD具有诊断价值(曲线下面积为0.699,P<0.05)。结论T2DM患者CCA中段和近分叉处的WSS_(mean)低于正常人,在合并CVD患者中降低更明显,近分叉处的WSS_(mean)在检测T2DM患者发生CVD方面具有潜在临床应用价值。

血流向量成像技术评估正常人舒张期左心室壁剪切应力

目的运用血流向量成像(VFM)技术评估正常人左心室各节段室壁剪切应力(WSS)在舒张期不同时相的变化。方法选择2018年8月至2019年3月在哈尔滨医科大学附属第二医院体检中心的健康志愿者200例,应用VFM技术测量舒张期同一时相左心室各节段WSS以及舒张期不同时相[等容舒张期(D1)、快速充盈期(D2)、减慢充盈期(D3)、心房收缩期(D4)]左心室各节段WSS,进行分析并寻找变化规律。结果①舒张期同一时相左心室各节段WSS之间的关系:D1前间隔、后间隔及后壁,D2后间隔、后壁及下壁WSS的绝对值之间的关系呈现基底段>中间段>心尖段,差异有统计学意义(均P<0.05);②舒张期不同时相左心室各节段WSS的变化规律:左心室前间隔、后间隔、前壁、侧壁及下壁整体室壁剪切应力(WSS-AL)的绝对值在D1-D2-D3-D4呈递增-递减-递增趋势,后壁WSS-AL的绝对值在D2-D3-D4呈递减-递增趋势;左心室前间隔心尖段、后间隔基底段和中间段、前壁基底段、中间段和心尖段,侧壁基底段,后壁中间段和心尖段,下壁基底段和中间段WSS的绝对值在D1-D2-D3-D4呈递增-递减-递增趋势,差异有统计学意义(均P<0.05)。结论左心室WSS在同一时相不同节段以及同一节段不同时相均呈现出规律性的变化,且与左心室的血流动力学变化相符合,说明VFM技术测量的WSS可以定量反映出正常人左心室的血流动力学变化。