体肺分流术的三维血流动力学仿真和案例分析
发布时间：2021-06-05 14:37
对于不满足根治手术条件的紫绀型先天性心脏病患儿,通常需要采用体肺分流术来提高血氧饱和度、缓解紫绀和促进肺动脉发育。本文根据研究案例的CT影像图和临床数据,建立了左右肺动脉均狭窄、单侧左肺动脉狭窄以及单侧右肺动脉狭窄的三种主、肺动脉结构。基于体肺分流术的3WK多尺度耦合模型,进行数值仿真分析。通过流场可视化和血流动力学参数,评估CS、MBTS、以及在六种PDA管径下这两种体肺分流方案的血流动力学特征,为手术方案的优选提供理论支持。对于左右肺动脉均狭窄和单侧右肺动脉狭窄的模型,采用MBTS时左右分流比为0.87和1.14,采用CS时左右分流比为2.17和5.22。结果表明,对于左右肺动脉均狭窄和单侧右肺动脉狭窄的模型,采用MBTS能够促进左右肺血流的均匀分布。对于单侧左肺动脉狭窄的患者,CS的左右分流比为1.34,而MBTS左右分流比为0.54,此时采用CS能够获得更均匀的左右肺血流分布。CS具有更高的体肺分流率和更低的能量损失,因此与MBTS相比,采用CS减少了患者术后出现心脏负荷过大的几率。在三种肺动脉结构的模型下,当PDA处于导通状态时,CS的左右分流比分别为1.07,0.97和2....
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CS和MBTS的三维模型图[15]
华南理工大学硕士学位论文2PDA的主要原因在于：PDA的存在可能会导致肺动脉的过量灌注，从而引起一系列并发症。选择保留导通状态下的PDA的主要原因在于：当分流管处形成血栓并堵塞分流管时，从体循环分流过来的血液会急剧减少，引起肺动脉的供血不足、患者全身的氧气含量降低，从而再次出现紫绀现象[14]。图1-1CS和MBTS的三维模型图[15]保留导通状态下的PDA相当于提供了一个额外的分流渠道，当分流管阻塞时，PDA仍然能为肺动脉提供一定的分流血液，可以减小患者术再干预的可能性。Amoozgar[16]和Glatz[17]对PDA处于导通状态下的患者进行研究，在导通的PDA中放入支金属架防止PDA自发闭锁，用PDA作为代替MBTS的分流渠道。研究结果表明，利用到导通状态下的PDA代替MBTS分流管可以减少患者术后出现并发症的几率，然而金属支架又可能导致一系列的感染问题。Zahorec[18]通过临床统计发现，对于MBTS而言，保留导通状态下的PDA可以降低MBTS术后早期需要再干预的几率和患者死亡率。图1-2PDA处于导通和闭锁状态下患者的CT影像图
第一章绪论5在分流压降估计中的适用性，并给出了分流管压降和分流管体积流量之间的数学联系，但并未对分流管道内压力分布做出相关研究。Migliavacca等人[38,39]综合考虑了分流管道流量压力等各种因素，得出了在不同分流管径、分流管长度以及分流管角度下分流管道内的压降，体积流量以及压力分布。随着计算机技术的不断发展，数值仿真的方法已经逐步的运用在了体肺分流术的研究中。Toorop等人[40]将血液的流动阻力以及血管的顺应性与电路中的电阻（R）和电容（C）集合起来，建立了3WK模型。Migliavacca等人[41]在参考了众多关于心血管系统数学建模相关研究[42-44]之后提出了单心室体肺分流术的集中参数法模型（如图1-3），将血液流动过程中的流动阻力、惯性力、血管的顺应性以及心脏的收缩过程用电路图中的电阻（R）、电感（L）、电容（C）以及倒电容E(v,t)代替。集中参数法模型将人体心血管系统串联起来，考虑到了随着分流管道的改变，心输出量等一系列参数的改变，使得研究更具有真实可靠性[45,46]。通过集中参数法，Migliavacca等人[41]研究了在不同的肺动脉阻力情况下，使用3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm的分流管道时，体肺分流术的血流动力学差异性，并结合了Barnea等人[31,32]进行了含氧量分析。研究的结果表明，随着分流管道直径的增加，体肺分流术后患者肺动脉的压力线性增加，并且患者的肺动脉灌注量和机体动脉含氧量也会随之增加。集中参数法模型的提出为推动体肺分流术血流动力学的研究做出了巨大贡献，但这种理论的研究方法并未涉及流体动力学模型，没有涉及流体动力学方程的求解，因此无法获得分流区域的流场，压力场以及剪切应力场等局部的血流动力学细节。图1-3单心室患者的集中参数法模型[41]
【参考文献】：
期刊论文
[1]儿童青紫型与非青紫型先天性心脏病胸腺病理及免疫功能的对比观察[J]. 郭晨,艾凌云,胡淑霞,杨文萍,柯江维,明腾,邹勇. 中国当代医药. 2017(32)
[2]改良B-T手术不同搭桥方式的血流动力学比较[J]. 任晓辰,刘有军,白帆,赵夕,张明子,丁金立,马连彩,谢进生. 医用生物力学. 2014(02)
[3]中央分流术中血管弹性壁和刚性壁对血管中血流动力学的影响[J]. 王枫,刘有军,丁金立,白帆,赵夕,任晓辰. 医用生物力学. 2013(06)
[4]改良B-T手术与中央分流术的血流动力学比较[J]. 丁金立,刘有军,王枫,任晓辰,乔爱科. 医用生物力学. 2013(01)
[5]双向双侧格林手术的数值研究[J]. 赵夕,刘有军,白帆,任晓辰,丁金立,王枫. 医用生物力学. 2012(05)
[6]早产儿动脉导管未闭危险因素临床分析[J]. 陈涵强,杨文庆,杨长仪. 中国新生儿科杂志. 2010(01)
[7]心血管外科学[J]. 吴清玉,於其宾. 中华医学杂志. 2002(24)
[8]新生儿先天性心脏病145例分析[J]. 何建平,吴明昌,任仪荪. 中华围产医学杂志. 1999(04)
硕士论文
[1]改良BT手术不同吻合方式血流动力学几何多尺度数值模拟研究[D]. 任晓辰.北京工业大学 2014
本文编号：3212351
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CS和MBTS的三维模型图[15]
华南理工大学硕士学位论文2PDA的主要原因在于：PDA的存在可能会导致肺动脉的过量灌注，从而引起一系列并发症。选择保留导通状态下的PDA的主要原因在于：当分流管处形成血栓并堵塞分流管时，从体循环分流过来的血液会急剧减少，引起肺动脉的供血不足、患者全身的氧气含量降低，从而再次出现紫绀现象[14]。图1-1CS和MBTS的三维模型图[15]保留导通状态下的PDA相当于提供了一个额外的分流渠道，当分流管阻塞时，PDA仍然能为肺动脉提供一定的分流血液，可以减小患者术再干预的可能性。Amoozgar[16]和Glatz[17]对PDA处于导通状态下的患者进行研究，在导通的PDA中放入支金属架防止PDA自发闭锁，用PDA作为代替MBTS的分流渠道。研究结果表明，利用到导通状态下的PDA代替MBTS分流管可以减少患者术后出现并发症的几率，然而金属支架又可能导致一系列的感染问题。Zahorec[18]通过临床统计发现，对于MBTS而言，保留导通状态下的PDA可以降低MBTS术后早期需要再干预的几率和患者死亡率。图1-2PDA处于导通和闭锁状态下患者的CT影像图
第一章绪论5在分流压降估计中的适用性，并给出了分流管压降和分流管体积流量之间的数学联系，但并未对分流管道内压力分布做出相关研究。Migliavacca等人[38,39]综合考虑了分流管道流量压力等各种因素，得出了在不同分流管径、分流管长度以及分流管角度下分流管道内的压降，体积流量以及压力分布。随着计算机技术的不断发展，数值仿真的方法已经逐步的运用在了体肺分流术的研究中。Toorop等人[40]将血液的流动阻力以及血管的顺应性与电路中的电阻（R）和电容（C）集合起来，建立了3WK模型。Migliavacca等人[41]在参考了众多关于心血管系统数学建模相关研究[42-44]之后提出了单心室体肺分流术的集中参数法模型（如图1-3），将血液流动过程中的流动阻力、惯性力、血管的顺应性以及心脏的收缩过程用电路图中的电阻（R）、电感（L）、电容（C）以及倒电容E(v,t)代替。集中参数法模型将人体心血管系统串联起来，考虑到了随着分流管道的改变，心输出量等一系列参数的改变，使得研究更具有真实可靠性[45,46]。通过集中参数法，Migliavacca等人[41]研究了在不同的肺动脉阻力情况下，使用3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm的分流管道时，体肺分流术的血流动力学差异性，并结合了Barnea等人[31,32]进行了含氧量分析。研究的结果表明，随着分流管道直径的增加，体肺分流术后患者肺动脉的压力线性增加，并且患者的肺动脉灌注量和机体动脉含氧量也会随之增加。集中参数法模型的提出为推动体肺分流术血流动力学的研究做出了巨大贡献，但这种理论的研究方法并未涉及流体动力学模型，没有涉及流体动力学方程的求解，因此无法获得分流区域的流场，压力场以及剪切应力场等局部的血流动力学细节。图1-3单心室患者的集中参数法模型[41]
【参考文献】：
期刊论文
[1]儿童青紫型与非青紫型先天性心脏病胸腺病理及免疫功能的对比观察[J]. 郭晨,艾凌云,胡淑霞,杨文萍,柯江维,明腾,邹勇. 中国当代医药. 2017(32)
[2]改良B-T手术不同搭桥方式的血流动力学比较[J]. 任晓辰,刘有军,白帆,赵夕,张明子,丁金立,马连彩,谢进生. 医用生物力学. 2014(02)
[3]中央分流术中血管弹性壁和刚性壁对血管中血流动力学的影响[J]. 王枫,刘有军,丁金立,白帆,赵夕,任晓辰. 医用生物力学. 2013(06)
[4]改良B-T手术与中央分流术的血流动力学比较[J]. 丁金立,刘有军,王枫,任晓辰,乔爱科. 医用生物力学. 2013(01)
[5]双向双侧格林手术的数值研究[J]. 赵夕,刘有军,白帆,任晓辰,丁金立,王枫. 医用生物力学. 2012(05)
[6]早产儿动脉导管未闭危险因素临床分析[J]. 陈涵强,杨文庆,杨长仪. 中国新生儿科杂志. 2010(01)
[7]心血管外科学[J]. 吴清玉,於其宾. 中华医学杂志. 2002(24)
[8]新生儿先天性心脏病145例分析[J]. 何建平,吴明昌,任仪荪. 中华围产医学杂志. 1999(04)
硕士论文
[1]改良BT手术不同吻合方式血流动力学几何多尺度数值模拟研究[D]. 任晓辰.北京工业大学 2014
本文编号：3212351
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