心血管手术规划的血流动力学数值研究
本文选题:血流动力学 + 心血管疾病 ; 参考:《北京工业大学》2013年博士论文
【摘要】:血流动力学因素直接作用于血管内皮细胞,对内皮细胞的生理和病理功能具有调节作用。研究发现,在血管分叉、弯曲、动脉瓣膜等部位存在异常和不均匀的血流动力学因素,包括流动分离、涡流、高压、低壁面切应力、振荡剪切应力、长粒子滞留时间、二次流等。这些异常的血流动力学因素能够引起血管内膜增生、内皮细胞损伤等,导致血管壁面处动脉粥样硬化斑块的形成,被普遍认为是血管病变产生与发展的重要原因,称为粥样硬化危险性血流动力学因素。 危险性血流动力学因素除发生在上述特定血管部位之外,在心血管搭桥手术局部位置也存在,可能会导致手术部位的血管内膜增生,造成术后血管再狭窄、移植血管病变等临床症状,影响着手术的成败及长期有效性。因此,在心血管疾病的手术过程中,也必须充分考虑血流动力学因素。心血管疾病治疗的手术规划就是在术前通过对各种手术方案可能产生的血流动力学因素进行预测和比较,避免危险性血流动力学因素,,从而优化术后的血流动力学,为手术决策提供依据。 本论文以优化手术血流动力学,辅助心血管手术决策为目的,开展了单心室、Fallot四联症和冠状动脉狭窄三种心血管疾病的血流动力学研究,从搭桥手术几何多样性角度研究了不同手术方式的血流动力学特征,评估了不同搭桥几何对手术效果的影响,为临床手术决策和疾病预防提供了理论依据。 论文的研究内容包括以下几方面: (1)个性化心血管手术建模研究:主要包括两部分工作,一是基于医学图像的个性化解剖模型三维重建;二是基于重建模型,利用虚拟现实技术开发心血管手术虚拟建模工具,实现心血管手术虚拟操作,构建了血流动力学仿真所需的个性化手术模型。 (2)单心室手术模型的血流动力学数值研究:研究了治疗单心室疾病的Fontan手术的三个步骤,主要研究了不同搭桥位置、角度、血管直径等几何因素对血流动力学的影响,寻找最优化的搭桥几何结构,达到分离体循环和肺循环、减小手术后的能量损失、实现肝静脉血向两肺的平均分流、实现腔静脉血向左右肺动脉的平均灌注、减少涡流及低壁面切应力等危险性血流动力学现象的目的,提高手术的长期有效性。 (3)法洛氏四联症手术模型的血流动力学数值研究:研究了两种常用的体肺分流术,即改良的BT手术和中央分流术。着重分析了搭桥管的局部血流动力学内环境,定量分析了主动脉向肺动脉的血液灌注比,搭桥后左、右肺动脉的分流比等,指导临床医生更好的认识体肺分流术,辅助临床体肺分流术的决策。 (4)冠状动脉狭窄手术模型的血流动力学数值研究:研究了冠状动脉不同狭窄率时竞争流对搭桥管内血流动力学的影响,探索竞争流与搭桥管失败之间的关系;研究了传统冠状动脉搭桥术后血管内的血流动力学,发明了一种双移植管搭桥方式来增加手术后的血管通透性,减小冠状动脉再狭窄的发生几率。 论文通过血流动力学因素的优化来优化搭桥血管几何结构,建立了一套医学图像三维重建-虚拟心血管手术建模-血流动力学计算与评估相结合的心血管疾病手术规划理论和方法,对促进血流动力学的临床应用、提高心血管手术的科学化水平具有理论意义和潜在的应用价值。
[Abstract]:The direct effects of hemodynamic factors on vascular endothelial cells, play a role in the regulation of physiological and pathological function of endothelial cells. The study found that bending in the vascular bifurcation, abnormal hemodynamic factors and uneven aortic valve and other parts, including flow separation, vortex flow, high pressure, low wall shear stress, shear oscillation long force, particle residence time, the two time flow. These abnormal hemodynamic factors can cause vascular intimal hyperplasia, endothelial cell damage, resulting in the formation of vascular wall of atherosclerotic plaque, is generally considered to be an important cause of the emergence and development of vascular lesions, called atherosclerosis risk of hemodynamic factors.
In addition to the occurrence of the risk factors of hemodynamics in addition to the above specific vascular site also exists in the local position of cardiovascular bypass surgery may lead to intimal hyperplasia in the surgical site, causing restenosis after angioplasty, the clinical symptoms of transplant vasculopathy, affect the success of the surgery and long-term effectiveness. Therefore, in the operation process of cardiovascular disease in, we must fully consider the hemodynamic factors. Surgical planning for the treatment of cardiovascular disease is by preoperative hemodynamic factors on various surgical options may produce prediction and comparison of hemodynamics to avoid risk factors, so as to optimize the hemodynamics after operation, and provide the basis for the surgical decision.
In this paper, in order to optimize the operation of hemodynamics, cardiovascular surgery assisted decision to carry out single ventricle, hemodynamics of tetralogy of Fallot and coronary artery stenosis in three kinds of cardiovascular diseases, from the perspective of bypass geometric blood flow mechanics characteristics of different surgical methods, evaluated the effects of different bypass geometry on the result of the operation that provides a theoretical basis for clinical decision-making and disease prevention.
The research contents of this paper include the following aspects:
(1) modeling of personalized cardiovascular surgery: mainly includes two parts, one is the medical image three-dimensional reconstruction model based on personalized anatomy; two is based on the reconstruction model, using virtual reality technology to develop virtual modeling tools to achieve cardiovascular surgery, cardiovascular surgery virtual operation, then the individual operation model of hemodynamic simulation is required.
(2) study on the hemodynamic numerical model of single ventricle surgery: three steps to study the surgical treatment of single ventricle disease Fontan, angle was studied, the effect of vascular bypass position, diameter of geometrical factors on hemodynamics, to find optimal bypass geometry to separate, systemic and pulmonary circulation, reduce the energy loss after surgery, hepatic venous blood to achieve average pulmonary shunt in two, cavity venous blood to the average perfusion of pulmonary arteries, reduce the eddy current and the low wall shear stress and other dangerous hemodynamic phenomena to improve the long-term effectiveness of surgery.
(3) study on the hemodynamic values of tetralogy of Fallot surgery model: a study of two common pulmonary shunt, the modified BT operation and the central shunt. Focuses on the analysis of the local hemodynamics in the bypass pipe environment, quantitative analysis of the aorta to the blood perfusion of pulmonary artery bypass ratio, left, right the ratio of pulmonary artery shunt, guide clinicians better understand pulmonary shunt assisted clinical systemic pulmonary shunt decision.
(4) on the hemodynamics of coronary artery stenosis surgery numerical model of coronary artery stenosis rate when the competition flow effect on the hemodynamics in the bypass pipe and bypass pipe flow, explore the competitive relationship between failure; hemodynamic blood vessels in conventional coronary artery bypass grafting after research, invented a double bypass graft to increase vascular permeability after surgery, reduce the incidence of coronary artery restenosis.
Through the optimization of hemodynamic factors to optimize the bypass vessel geometry, established the calculation and evaluation of a medical image 3D reconstruction of virtual modeling of hemodynamics in cardiovascular surgery combined with cardiovascular surgery planning theory and method of clinical application of promoting blood flow dynamics, has theoretical significance and potential application value to improve the scientific the level of cardiovascular surgery.
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:R318.01
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 乔爱科;刘有军;;面向医学应用的血流动力学数值模拟(Ⅰ):动脉中的血流[J];北京工业大学学报;2008年02期
2 张静;吴石华;张安生;欧阳帆;;高血压患者下肢骨手术后三种镇痛方法对血流动力学的影响[J];蚌埠医学院学报;2007年02期
3 欧阳川;卿恩明;赵丽云;李书闻;王辉;;舒芬太尼和芬太尼对重症患儿心脏手术血流动力学影响的对比研究[J];临床麻醉学杂志;2009年07期
4 彭雪梅;李雅兰;王华东;王彦平;徐建平;谢杏美;;宫腔镜手术围手术期患者生命体征、血糖及电解质的变化[J];暨南大学学报;2006年04期
5 沈亮;郑慧敏;方玲玲;陆志俊;于布为;;预注美托洛尔对全麻术中血流动力学及血清皮质醇、一氧化氮的影响[J];临床麻醉学杂志;2007年05期
6 李伟博;马秀现;薛焕洲;孙玉岭;;门静脉高压症手术后门静脉血栓形成的原因[J];医药论坛杂志;2011年04期
7 张英剑;王萍;董彩红;金建军;赵双琴;张世同;;肝硬化门静脉高压症患者Hassab术后门静脉血流动力学变化及意义[J];山东医药;2008年39期
8 刘东,赵更生;DL-四氢巴马汀对犬心脏血流动力学作用[J];药学学报;1987年07期
9 张小霓;;心脏外科病人用埃屈寇林与万可松的作用比较[J];国际麻醉学与复苏杂志;1989年02期
10 叶秋荣;钟玲;杨延秀;罗潜;;刺五加对心功能、血流动力学及强心甙毒性的影响[J];暨南大学学报;1989年04期
相关会议论文 前10条
1 石晶琳;缪晚虹;;糖尿病患者超声乳化术后眼部气血运行的改变及影响[A];第九次全国中医糖尿病学术大会论文汇编[C];2006年
2 王盛章;陈家亮;鲁刚;张晓龙;;具有病人特异性的脑动脉瘤非牛顿流体血流动力学研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 马宝胜;隋允康;;冠状动脉搭桥术中动脉狭窄大小对血流动力特性的影响与分析[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
4 王丽春;赵连三;唐红;刘丽;刘聪;雷秉钧;;温阳中药对肝纤维化大鼠血流动力学的影响[A];中华医学会第十二次全国病毒性肝炎及肝病学术会议论文汇编[C];2005年
5 蓝仲岳;杨涛;吴进泽;张圣恭;胡正扬;;术前长托宁对开颅病人血流动力学与脑电双频指数的影响[A];2006年浙江省麻醉学学术年会论文汇编[C];2006年
6 蓝仲岳;杨涛;吴进泽;张圣恭;胡正扬;;术前长托宁对开颅病人血流动力学与脑电双频指数的影响[A];2007年浙江省麻醉学学术年会论文汇编[C];2007年
7 李天晓;孟艳莉;翟水亭;曹会存;王子亮;白卫星;;症状性颈动脉狭窄介入治疗的术前评估[A];第八届全国肿瘤介入诊疗学术大会、第一届中国抗癌协会肿瘤介入学护理专业学组会议暨国家级介入诊疗继续教育学习班、肿瘤介入治疗新进展研讨会论文汇编[C];2007年
8 陈红艳;杨志刚;罗燕;彭玉兰;;彩色多普勒超声对雷诺现象患者手掌指动脉血流动力学的初步研究[A];2007’促进西部发展声学学术交流会论文集[C];2007年
9 刘旭盛;戚华兵;郑霁;余继超;颜洪;罗奇志;陶莉菊;黄贤慧;彭毅志;黄跃生;;一例特重烧伤伴多种并发症患者救治体会[A];第八届全国烧伤外科学年会论文汇编[C];2007年
10 高敏;冯延昌;崔庆;;超声对门静脉高压症断流术前后腹腔动脉及其分支的血流动力学测定[A];中华医学会第六次全国超声医学学术年会论文汇编[C];2001年
相关重要报纸文章 前10条
1 北京大学人民医院急诊科主治医师 余剑波;腹腔内压分级及对血流动力学的影响[N];医药经济报;2011年
2 ;盐酸埃他卡林对麻醉正常血压犬血流动力学的影响[N];中国医药报;2003年
3 记者 余海蓉;政府投8亿迁建心血管医院[N];深圳特区报;2010年
4 徐长江 蒋卫东 晓李;省人民医院成功开展全新心血管手术[N];江苏经济报;2000年
5 陕西 主任医师 兰景轩;人工肛门患者的饮食调理[N];家庭医生报;2005年
6 ;先天性心脏病患者手术后与正常人一样吗[N];家庭医生报;2005年
7 雨萍;手术后化疗提高非小细胞肺癌疗效[N];中国医药报;2003年
8 吉斌初;告知 不能照本宣科[N];健康报;2006年
9 徐栋华;门诊手术前后[N];健康报;2005年
10 万同己;手术后非感染性持续发热的中医辨治[N];中国中医药报;2004年
相关博士学位论文 前10条
1 丁金立;心血管手术规划的血流动力学数值研究[D];北京工业大学;2013年
2 朱科明;全身麻醉下急性等容性血液稀释后氧供需的变化[D];第二军医大学;2003年
3 刘万钱;人胚胎绒毛滋养层细胞在子宫脉管系统逆血流迁移的血流动力学研究[D];重庆大学;2008年
4 杨鹰;内皮素-1对鸡血流动力学的影响及其在肉鸡肺动脉高压综合征发病机制中的作用[D];中国农业大学;2003年
5 程姝娟;Toll样受体4在内毒素诱导的小鼠心肌炎症因子表达和左室功能不全中的作用[D];中国人民解放军军医进修学院;2004年
6 邱霖;分岔动脉血管介入治疗的数值模拟和实验研究[D];四川大学;2004年
7 张慧博;兔脑血流动力学与缺血半暗带多层螺旋CT灌注成像的实验研究[D];中国医科大学;2005年
8 李湘奇;乳宁霜透皮对乳腺增生大鼠干预作用的研究[D];山东中医药大学;2006年
9 宫毅;血流动力学在兔腹主动脉瘤形成过程中的作用[D];中南大学;2007年
10 徐伟建;参附注射液对大鼠急性压力超负荷及乳鼠心肌细胞缺糖缺氧损伤的影响[D];湖北中医学院;2006年
相关硕士学位论文 前10条
1 乔晔;血流动力学参数动态预测妊高征及妊高征血流动力学的研究[D];北京工业大学;2001年
2 蒋汉涛;急性大量饮酒对犬血流动力学及心肌力学影响的研究[D];天津医科大学;2002年
3 汪华君;茶多酚对麻醉大鼠血流动力学的影响[D];大连医科大学;2006年
4 李嵘娟;超声评价肾动脉狭窄的实验研究[D];山西医科大学;2007年
5 朱钧;脊柱手术应用急性高容量血液稀释复合控制性降压对机体凝血功能的影响[D];新疆医科大学;2007年
6 沈小鹏;乌司他丁对严重烧伤早期脏器血管通透性及血流动力学影响的实验研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2009年
7 栾岚;新型羟乙基淀粉130/0.4急性高容量血液稀释对血流动力学及凝血功能的影响[D];大连医科大学;2009年
8 杨智;犬胸腹主动脉瘤旷置术的血流动力学实验研究[D];中国医科大学;2002年
9 赵智慧;不同麻醉药物对中重度OSAS患者诱导期血流动力学和NO/ET的影响[D];天津医科大学;2005年
10 刘志刚;右心室间隔部起搏的血流动力学研究[D];青岛大学;2005年
本文编号:1733582
本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/1733582.html