基于动静脉血管网络模型的豆纹动脉出血的数值模拟

发布时间：2020-04-21 23:57

【摘要】：脑卒中被认为是仅次于肿瘤、心脏病的致死性疾病之一,它是由于大脑某部分血管在某种情况下阻塞,导致动脉血液不能正常流入大脑关键部位,或是由于大脑某部位的血管突然破裂导致血液流出,使大脑组织损伤的疾病。脑卒中主要包括缺血性脑卒中和出血性脑卒中两种类型。脑出血主要的发病特征是指在非外伤的情况下脑实质内出血,它在脑卒中的比例约为20%~30%,其具有发病率高、病情进展快、致残率以及致死率高等特点。大量的研究表明,大部分出血部位位于基底核区即豆纹动脉末端,约占出血部位的91%,因此豆纹动脉成为学者们关注的焦点。本文以豆纹动脉为主要研究对象,通过以下几个方面的工作开展本课题的研究。第一,建立一个包括豆纹动脉、毛细血管和静脉的动静脉血管网络模型。传统的模型将动脉末端设置为血流出口边界,忽略了毛细血管对动脉的影响。为使数值模拟结果更加符合实际,需要对豆纹动脉末端的毛细血管进行建模,然而基底核区的毛细血管尺寸过于微小,几何建模尚不能实现。因此本文引入多孔介质来代替毛细血管在血流动力学中的负载,将豆纹动脉与静脉连接起来,建立完整的动静脉血管网络的流固耦合模型。根据大脑实际情况,对模型进行参数和边界条件设置,分析了几种引起豆纹动脉破裂的主要因素。第二,高血压是作为脑出血的重要因素,在脑出血中占比最大。本文对所建立的动静脉血管网络模型设置不同等级的高血压边界条件,模拟了高血压对豆纹动脉破裂的影响,得到各参考点的血压和血管壁应力曲线,讨论了高血压与豆纹动脉破裂的关系。第三,微循环障碍也是导致豆纹动脉破裂的重要因素。本文在保持其它参数和边界条件不变的情况下,通过逐步降低多孔介质的渗透率来模拟微循环障碍对豆纹动脉破裂的影响,分析了微循环障碍对豆纹动脉血压和血管壁应力的影响。第四,静脉回流障碍对豆纹动脉的影响也是不可忽略的。由于人在受到外界刺激或颈静脉受到压迫的情况下,会使得脑静脉血压升高,所以本文在血管网络模型中,通过逐步升高静脉血压来模拟静脉回流障碍的情况,并根据结果分析静脉回流障碍对豆纹动脉血压和血管壁应力的影响。第五,解剖学研究发现,豆纹动脉血管起始端也存在破裂现象。大部分豆纹动脉近似垂直于中动脉发出,学者们认为这种特殊的构型能最快地改变血流方向,对大脑基底核区供血。然而血流方向改变过大会使得豆纹动脉起始端剪应力集中,从而导致破裂。为了证明豆纹动脉起始端的破裂与其构型有关,本文建立了三种不同构型的豆纹动脉模型,在其它边界条件和参数保持相同的情况下进行数值模拟和分析。
【图文】：

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硕士学位论文的研究相当重视，并投入了大量的人力物力，使得脑出血的发病率下降。国内对于脑出血领域的研究还不成熟，，形势依然严峻，相关的人力物力和支持力度有待加强。所以，为了向临床提供参考，借方法分析脑出血的发病机理成为一种必要手段，并且取得了很好的要的参考意义。

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图 1.2 大脑中动脉与豆纹动脉的关系示意图Fig.1.2 Schematic diagram of the relationship between the middle cerebralartery and the striate artery究意义底核区即豆纹动脉末端，是脑出血高发部位。豆纹动脉具有独特的点，一是血流动力学特点，豆纹动脉从大脑中动脉以近似垂直的角S”形（图 1.3 可以看出）进入基底核区，要承受中动脉到毛细血管mHg 的巨大血压差[9,10]，加之垂直发出的构型方式使得豆纹动脉根部流剪切力；二是特殊的力学边界条件，脑出血主要以直径为 150~6为主[11]，并且越靠近脑室的血管，其内外血压差越明显。确豆纹动脉容易发生出血的部位，研究这些部位的结构特征，分析学特性和受力情况以及血液的流场特性，对于豆纹动脉破裂的预警在防治脑出血的过程中，早期的检测和及时干预是控制豆纹动脉出措施。豆纹动脉破裂是一个持续的过程，最初是血管内皮功能失调
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R743.3

【参考文献】