基于计算流体动力学的主动脉内血流仿真

发布时间：2021-09-29 03:10

　　针对不同血压条件下,人体胸腹腔主动脉内血流对主动脉壁产生的作用力而易造成主动脉夹层的问题,采用基于CT图像序列重建主动脉三维模型,利用流体动力学分析方法,模拟主动脉内血流环境,通过研究血压变化引起主动脉壁所受的压力、剪切力的变化以及由此引发的血流涡流对血管壁的影响,实现对人体主动脉三维模型进行有限元分析。仿真结果显示,在高血压条件下的血流对主动脉壁施加更大的压力,易于造成血流涡流,增加了主动脉内膜破裂产生夹层的概率。研究结果使得对主动脉夹层的发病机制有了更深入的认识,对帮助预防主动脉夹层病发以及降低主动脉夹层死亡率具有重要意义。 

【文章来源】：计算机仿真. 2019,36(09)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

基于计算机仿真的主动脉CFD原理图

同血压作用下，主动脉内的血流流线图、速度、血流对血管壁产生的压力和壁面剪切力结果。图2为血压变化下的主动脉模型的模拟血流流线图，从图中可知，不同模拟血压下主动脉模型内的血流流线和速度变化情况;升主动脉区域出现明显涡流，但是流速相比较其它区域较为缓慢;主动脉弓处也有小段涡流，但涡流较为平缓，血流流速比升主动脉处略微升高;降主动脉处未发现明显涡流，且血流速度对比其它地方较快。涡流产生处，血液多次冲击主动脉壁固定位置，该位置处更容易发生血管内膜破裂，造成主动脉夹层。图2血压变化下的主动脉模型的模拟血流流线图选取主动脉上特征较为明显的地区做切片压力分析，压力范围为0～39000Pa，共选取十个容易产生破口的位置(S1－S10)进行显示，如图3所示，分别显示了在不同血压作用下S1－S10的压力分布情况。从图3可以发现当血压升高时S1、S2切片处所受压力显著连续增长，S3、S4、S5切片处左半边略有增长;S6－S10处未能从图中发现明显变化。因此可以得出随着血压的升高，升主动脉处和主动脉弓处的所受到压力在不断增长，且增长速度高于其它位置;降主动脉处所受压力并未见明显增长，压力值低于升主动脉和主动脉弓处。图3血压变化下的主动脉模型壁面压力示意图最后选取了主动脉上易于发生撕裂产生破口的十个点(P1－P10)进行压力和壁面剪切力的数值测量，将结果绘制成折线图，以便于更加直观分析血压升高对主动脉的压力及壁面剪切力影响。图4为正常血压下的主动脉所受到的壁面剪切力示意图，图中标记了P1－P10的位置，发现升主动脉和主动脉弓处的壁面剪切力明显高于其它部位，且升主动脉处较大面积的壁面剪切力都明显高于其它位置，对比

?飨缘牡厍?銮衅?沽Ψ治觯??力范围为0～39000Pa，共选取十个容易产生破口的位置(S1－S10)进行显示，如图3所示，分别显示了在不同血压作用下S1－S10的压力分布情况。从图3可以发现当血压升高时S1、S2切片处所受压力显著连续增长，S3、S4、S5切片处左半边略有增长;S6－S10处未能从图中发现明显变化。因此可以得出随着血压的升高，升主动脉处和主动脉弓处的所受到压力在不断增长，且增长速度高于其它位置;降主动脉处所受压力并未见明显增长，压力值低于升主动脉和主动脉弓处。图3血压变化下的主动脉模型壁面压力示意图最后选取了主动脉上易于发生撕裂产生破口的十个点(P1－P10)进行压力和壁面剪切力的数值测量，将结果绘制成折线图，以便于更加直观分析血压升高对主动脉的压力及壁面剪切力影响。图4为正常血压下的主动脉所受到的壁面剪切力示意图，图中标记了P1－P10的位置，发现升主动脉和主动脉弓处的壁面剪切力明显高于其它部位，且升主动脉处较大面积的壁面剪切力都明显高于其它位置，对比该患者的主动脉夹层发生位置，可以得出高剪切力的位置易于发生主动脉夹层和破裂。图4主动脉模型壁面剪切力示意图图5为不同血压下壁面剪切力折线图，结合图4中P1－P10的位置图，可知P2、P6位置的壁面剪切力随着血压升高而增加，血压从13300Pa升高至23640Pa，P2处的增长率为5．87%，P6处的增长率为11．51%。P3、P5、P10位置的壁面剪切力处于较为平缓状态，未见明显上升或下降;P1、P4位置壁面剪切力有缓慢上升，P1的增长率为2．06%，P4的增长—832—


本文编号：3413080