支架介入治疗颅内动脉瘤的数值模拟与PIV实验研究
发布时间：2020-09-09 15:16
【摘要】：颅内动脉瘤的支架介入疗法会影响动脉瘤腔内的血流动力学效果,支架疗法的发展也促进了新型颅内动脉瘤支架的研发,不同结构形状支架的流阻是影响血液流动情况的因素之一。本文设计了三种不同结构类型的低孔隙率支架,并对各支架介入治疗颅内动脉瘤的血流动力学进行流-固耦合数值模拟,旨在比较分析不同支架介入治疗颅内动脉瘤的血流动力学差异。本文选取了一例颅内动脉瘤病患,通过CT血管造影数据,结合医学影像技术和逆向工程技术,重建了个体化颅内动脉瘤的三维模型,利用ANSYS CFX 15.0对其进行流-固耦合数值模拟计算,分析了各项血流动力学指标在一个心动周期内的变化情况。针对该个体化动脉瘤模型,设计了三种网丝截面尺寸相同、通透率近似相等、结构形状不同的支架,将这三种支架植入个体化颅内动脉瘤模型,对支架植入前后所引起的血流动力学变化进行了对比分析。计算结果显示,在一个心动周期内,动脉瘤瘤颈下游部位受到的血流冲击最大,瘤腔内部由于血液的高速流动产生了明显的涡流现象,高壁面切应力和壁面压力区域也集中于瘤颈部位,瘤腔内的壁面切应力相对较小,动脉瘤的最大变形区域位于瘤顶。随着动脉瘤弹性模量的逐渐增大,壁面变形量呈明显减小趋势,对血流速度和壁面切应力影响较小。支架植入后,整体流动情况得到了明显的改善,周期型支架最大程度地削弱了瘤颈和瘤腔内的血流速度,螺旋型支架的植入使动脉瘤瘤颈部位的高壁面切应力完全消失,改善效果最佳。瘤腔内的壁面压力和壁面变形均有不同程度的减小,其中周期型支架介入治疗的效果最佳。本文结合快速成型技术,构建了全透明三维颅内动脉瘤硅胶模型,并制作了三种支架的实物模型,运用粒子图像测速技术对支架置入动脉瘤硅胶模型前后的流动情况进行了精准的实验测量,实验结果验证了数值计算方法的适用性与准确性。本文的研究结论可以为临床准确预测动脉瘤的破裂风险和支架结构设计及优化提供一定的参考。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R743
【图文】：
血管造影检查发现大脑前交通动脉瘤。2.3.2 颅内动脉瘤模型的重建采用美国通用公司 GE64 排螺旋 CT 扫描机，采用高压团注对患者注入造影剂，注射液选择欧乃派克（碘海醇），浓度为 350mg/ml，折射流率为 3.5ml/s，总剂量为 75ml。CT 扫描参数是扫描范围为颅顶至枕骨大孔，层厚 5.00mm，层间距 5.00mm，重建采用 0.625mm 层厚，管电压 120~140kV，管电流 300~400mAs，螺距 1.35，FOV 25cm×25cm~35cm×35cm，共得到 400 张 CT 图像，图像以DICOM 3.0 标准储存。将 Dicom 格式的原始图像导入医学影像软件 Mimics 16.0，如图 2-2 所示。通过阈值分割的方法，剪切掉外周动脉的细小分支和周围组织，保留动脉瘤段及适当长度的上下段载瘤动脉，以 STL 文件格式导出，如图 2-3 所示；将提取的STL 文件导入逆向工程软件 Geomagic Studio 12.0 中，对模型进行修补和光顺处理。
血管造影检查发现大脑前交通动脉瘤。2.3.2 颅内动脉瘤模型的重建采用美国通用公司 GE64 排螺旋 CT 扫描机，采用高压团注对患者注入造影剂，注射液选择欧乃派克（碘海醇），浓度为 350mg/ml，折射流率为 3.5ml/s，总剂量为 75ml。CT 扫描参数是扫描范围为颅顶至枕骨大孔，层厚 5.00mm，层间距 5.00mm，重建采用 0.625mm 层厚，管电压 120~140kV，管电流 300~400mAs，螺距 1.35，FOV 25cm×25cm~35cm×35cm，共得到 400 张 CT 图像，图像以DICOM 3.0 标准储存。将 Dicom 格式的原始图像导入医学影像软件 Mimics 16.0，如图 2-2 所示。通过阈值分割的方法，剪切掉外周动脉的细小分支和周围组织，保留动脉瘤段及适当长度的上下段载瘤动脉，以 STL 文件格式导出，如图 2-3 所示；将提取的STL 文件导入逆向工程软件 Geomagic Studio 12.0 中，对模型进行修补和光顺处理。
图 2-4 颅内动脉瘤 3D 模型后续需要向动脉瘤模型中植入支架，为了确保支架植入后，需要对动脉瘤模型进行优化。首先截取靠近瘤体两端脉瘤瘤颈以上部位，只保留靠近瘤体的载瘤动脉段。然后过扫略得到新的载瘤动脉实体部分，抽取该实体的表面得到新的载瘤动脉段与瘤体和两端载瘤动脉进行缝合。最瘤模型如图 2-5 所示。
本文编号：2815136
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R743
【图文】：
血管造影检查发现大脑前交通动脉瘤。2.3.2 颅内动脉瘤模型的重建采用美国通用公司 GE64 排螺旋 CT 扫描机，采用高压团注对患者注入造影剂，注射液选择欧乃派克（碘海醇），浓度为 350mg/ml，折射流率为 3.5ml/s，总剂量为 75ml。CT 扫描参数是扫描范围为颅顶至枕骨大孔，层厚 5.00mm，层间距 5.00mm，重建采用 0.625mm 层厚，管电压 120~140kV，管电流 300~400mAs，螺距 1.35，FOV 25cm×25cm~35cm×35cm，共得到 400 张 CT 图像，图像以DICOM 3.0 标准储存。将 Dicom 格式的原始图像导入医学影像软件 Mimics 16.0，如图 2-2 所示。通过阈值分割的方法，剪切掉外周动脉的细小分支和周围组织，保留动脉瘤段及适当长度的上下段载瘤动脉，以 STL 文件格式导出，如图 2-3 所示；将提取的STL 文件导入逆向工程软件 Geomagic Studio 12.0 中，对模型进行修补和光顺处理。
血管造影检查发现大脑前交通动脉瘤。2.3.2 颅内动脉瘤模型的重建采用美国通用公司 GE64 排螺旋 CT 扫描机，采用高压团注对患者注入造影剂，注射液选择欧乃派克（碘海醇），浓度为 350mg/ml，折射流率为 3.5ml/s，总剂量为 75ml。CT 扫描参数是扫描范围为颅顶至枕骨大孔，层厚 5.00mm，层间距 5.00mm，重建采用 0.625mm 层厚，管电压 120~140kV，管电流 300~400mAs，螺距 1.35，FOV 25cm×25cm~35cm×35cm，共得到 400 张 CT 图像，图像以DICOM 3.0 标准储存。将 Dicom 格式的原始图像导入医学影像软件 Mimics 16.0，如图 2-2 所示。通过阈值分割的方法，剪切掉外周动脉的细小分支和周围组织，保留动脉瘤段及适当长度的上下段载瘤动脉，以 STL 文件格式导出，如图 2-3 所示；将提取的STL 文件导入逆向工程软件 Geomagic Studio 12.0 中，对模型进行修补和光顺处理。
图 2-4 颅内动脉瘤 3D 模型后续需要向动脉瘤模型中植入支架，为了确保支架植入后，需要对动脉瘤模型进行优化。首先截取靠近瘤体两端脉瘤瘤颈以上部位，只保留靠近瘤体的载瘤动脉段。然后过扫略得到新的载瘤动脉实体部分，抽取该实体的表面得到新的载瘤动脉段与瘤体和两端载瘤动脉进行缝合。最瘤模型如图 2-5 所示。
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本文编号：2815136
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