流固耦合分析颈椎生理活动对椎动脉血流动力学的影响

发布时间：2018-06-21 11:43

  本文选题：颈椎 + 椎动脉　； 参考：《医用生物力学》2014年06期

【摘要】：目的建立椎动脉(vertebral artery,VA)流体有限元模型,进行流固耦合计算,以深入了解颈椎活动与VA血流流体力学之间生物力学关系。方法基于正常人颈椎(C0~T1)及双侧椎动脉三维有限元模型,模拟颈椎前屈、后伸、左右侧弯、左右旋转,观察颈椎活动对VA血管壁应力的影响,并通过流固耦合计算血管壁与流体相互作用,获取血流动力学参数。结果颈椎活动过程中,VA血管壁的最大应力通常集中在两侧C2横突孔处(入颅方向的第2个弯曲),后伸和侧弯较旋转活动时血管壁最大应变最为明显,应变比值分别为23.04%和35.5%。侧弯活动时,血管最大应力位于对侧横突孔;旋转活动时,血管应变位于同侧横突孔。颈椎活动度方面,最低流速值几乎均出现在生理活动范围的30%~40%。颈椎前屈、后伸活动时,双侧VA流速-时间变化曲线相似,且在0.5 s内,都完成了2次流速增减的循环。侧弯时,同侧VA的波峰和波谷早于对侧VA出现;而旋转时,同侧VA的波峰和波谷晚于对侧VA出现。结论双侧VA血管壁所受应力特点、血流速-时间变化曲线等结果能与其他实验结果相互验证,并能合理解释相关临床现象。建立的VA模型将为VA相关疾病研究提供较理想的平台。
[Abstract]:Objective to establish a fluid finite element model of vertebral artery va (vertebral artery Va) and calculate the fluid-solid coupling in order to understand the biomechanical relationship between cervical vertebral movement and VA blood flow hydrodynamics. Methods based on the normal cervical spine C0T _ 1) and the three-dimensional finite element model of bilateral vertebral artery, the effects of cervical vertebra movement on the stress of VA vascular wall were observed by simulating cervical flexion, extension, left and right lateral bending, left and right rotation. The interaction between blood vessel wall and fluid was calculated by fluid-solid coupling, and hemodynamic parameters were obtained. Results the maximum stress of vascular wall in cervical vertebrae was usually concentrated at the lateral foramen of C2 transverse process (the second flexure in the direction of entering the skull). The maximum strain of vascular wall in extension and lateral bending was the most obvious in the direction of cranium entry, and the strain ratio was 23.04% and 35.5%, respectively. During lateral bending, the maximum stress is located in the contralateral transverse foramen, and the vascular strain is located in the ipsilateral transverse foramen during rotation. In terms of cervical movement, the lowest flow velocity was almost 30% of the physiological activity range. The velocity-time curve of bilateral VA was similar to that of flexion and extension of cervical vertebrae, and within 0.5 s, the flow velocity increased or decreased twice. The wave peaks and troughs of ipsilateral VA appeared earlier than that of contralateral VA during lateral bending, but the peaks and troughs of ipsilateral VA appeared later than those of contralateral VA during rotation. Conclusion the results of stress characteristics and blood flow velocities-time curves of bilateral VA vessels can be verified with other experimental results and can reasonably explain the related clinical phenomena. The established VA model will provide an ideal platform for the study of VA related diseases.
【作者单位】： 上海中医药大学附属曙光医院石氏伤科医学中心 上海市中医药研究院骨伤科研究所;上海市伤骨科研究所;
【基金】：“中医骨伤科学”国家重点学科(100508) 国家自然科学基金资助项目(81001528) 上海领军人才项目(041) 上海市科委重点项目(09d Z1973800) 上海高校“中医脊柱病损研究”创新团队建设项目(2009-26)
【分类号】：R318.01

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2048495