全弓“象鼻”术治疗A型主动脉夹层的流体力学数值模拟研究

发布时间：2020-07-30 20:01

【摘要】：[目的]主动脉夹层的形成、发展和治疗与血流动力学因素有着非常密切的关系。在生理条件下,获得Stanford A型主动脉夹层及全弓“象鼻”术后血流速度流场、管壁压力及壁面剪切力的分布情况。基于计算流体力学的方法建立个体化主动脉夹层在全弓“象鼻”术前后的血流动力学三维重建模型,得到相应的血流动力学参数,分析主动脉夹层内血液流动状态与主动脉夹层疾病的关系,评估全弓“象鼻”术治疗Stanford A型主动脉夹层的效果,研究夹层内血流动力学变化对主动脉夹层转归的影响,并期望为临床判断主动脉夹层发展及转归提供理论依据,使其能够被快速诊断并及时治疗,为改善主动脉夹层的诊疗效果提供科学依据。[方法](1)选取1名Stanford A型主动脉夹层患者,获取行全弓“象鼻”手术前及术后 1 周的 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)格式的 CT数据,用Mimics软件读取这些数据,建立精准的个体化三维重建模型。(2)应用CAD软件将三维立体模型进行修整,得到适合数值计算的CAD模型,导入ICEM CFD软件进行专业网格划分,得到适宜进行流体力学计算的网格数据。(3)将网格数据代入计算流体力学分析软件CFX中进行计算分析,分析结果在Ansys软件进行后处理,得出主动脉夹层行全弓“象鼻”手术前后各个时间点的血流动力学参数。[结果](1)建立基于刚性假设的个体化主动脉夹层患者行全弓“象鼻”术前后的三维重建立体模型。(2)通过对行全弓“象鼻”手术前后血流动力学模型计算流体力学,获得详细的血流动力学参数,将主动脉夹层内部、人工血管及“象鼻”支架的血流流线分布、血管壁面压力分布及剪切力以图像直观地表示出来。[结论]通过医学图像后处理技术建立了 Stanford A型主动脉夹层术前及行升主动脉、主动脉弓置换+“象鼻”支架置入术后三维重建立体模型,得出血流速度、压力及剪切力的改变,特别是这些血流动力学参数在血液脉动流条件下的复杂表现,造成了血管的局部生理条件改变,导致了动脉病变。研究结果表明,全弓“象鼻”术之所以有效,与术后主动脉夹层的血流动力学变化密切相关,特别是夹层区域血流剪切力和血流速度的变化起到了非常重要的作用。全弓“象鼻”术可以有效地缓解血流对夹层病变的冲击和压力,减轻夹层的进一步扩张。根据对三维个体化真实模型的非定常流动数值模拟研究可以初步认定,全弓“象鼻”术是一种治疗Stanford A型主动脉夹层的有效手术方式,具有很好的临床应用效果。
【学位授予单位】：昆明医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R654.3
【图文】：

及升主动脉，不论其内膜破口源自何处（相当于ＤｅＢａｋｅｙｌ型和ＩＩ型）；Ｂ型夹逡逑层原发破口未涉及升主动脉（相当于ＤｅＢａｋｅｙｌｌｌ型）（主动脉夹层分类图示如逡逑图１）。逡逑ＤｅＢａｋｅｙ邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ逦Ｓｔａｎｆｏｒｄ邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ逡逑Ｔｙｐｅ邋丨逦Ｔｙｐｅ邋ｌｉ逦Ｔｙｐｅ邋ＨＩ逦Ｔｙｐｅ邋Ａ逦Ｔｙｐｅ邋Ｂ逡逑｜邋，邋ｆ邋，逡逑图１邋：主动脉夹层的ＤｅＢａｋｅｙ分型和Ｓｔａｎｆｏｒｄ分型逡逑多数主动脉夹层形成是由于含有弹力纤维的中膜的破坏，动脉壁内膜破裂后逡逑内膜自中膜撕裂形成，血管内血流复杂，血液在血管中流动产生了垂直于管壁的逡逑静态压力（ｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ）及平行于管壁的因血液粘滞性而产生的剪切力（ｓｈｅａｒ逡逑６逡逑

Ａ型主动脉夹层由于破口位置离心脏近，目前多选择传统外科手术治疗，外逡逑科手术治疗的方法主要是全弓置换＋邋“象鼻”支架置入术（全弓置换＋邋“象鼻”支逡逑架置入术治疗Ｓｔａｎｆｏｒｄ邋Ａ型主动脉夹层如图２），用人工血管代替病变部位的逡逑主动脉夹层［１５］。治疗主动脉夹层时大多考虑其何时何地“破裂”邋Ｍ以及主动脉逡逑夹层破口（包括入口和出口）、真腔和假腔的改变所造成的器官缺血，故推断其逡逑破裂风险性和其他重要脏器缺血的并发症，可成为辅助治疗主动脉夹层的工具。逡逑ｍｍ逡逑图２：全弓置换＋邋“象鼻”支架置入术治疗Ｓｔａｎｆｏｒｄ邋Ａ型主动脉夹层逡逑主动脉夹层计算流体力学数值模拟研究尚处于初步阶段，主要采用的方法为逡逑通过医学图像处理软件对临床获得的ＣＴ二维图像数据进行重构处理，建立患胸逡逑主动脉夹层的三维立体模型，并将其转化为可用于模拟计算的计算机辅助设计逡逑（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ邋ａｉｄｅｄ邋ｄｅｓｉｇｎ，ＣＡＤ）模型，利用计算流体力学（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ邋ｆｌｕｉｄ逡逑ｄｙｎａｍｉｃ，ＣＦＤ）软件对所建立的模型进行血流动力学分析，模拟主动脉内血流情逡逑况

管电压１２０ｋｖ，管电流５３０Ｍａ，层厚２．０

本文编号：2776012