颈动脉内膜切除术术后颈动脉血流动力学分析

发布时间：2020-08-25 13:38

【摘要】：目的:通过计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)分析标准式颈动脉内膜切除术和补片式颈动脉内膜切除术术后的颈动脉血流动力学指标:血流层流或紊流状态,局部区域的壁面剪切应力。统计分析哪种手术方式术后血流状态,局部壁面剪切应力更符合生理指标。方法:筛选行sCEA手术的患者21例,行pCEA手术的患者41例,正常生理对照组30例。分为S组、P组及CK组。通过CFD的方法分别获取颈动脉血流流线,局部的壁面剪切应力数值。结果:1.S组:血流状态紊乱:6例;血流状态层流:15例。P组:血流状态紊乱:23例,血流层流:18例。对照组:血流状态紊乱0例,血流层流:30例。设置四个壁面剪切应力测量点:A点:颈总动脉血管管径变化部(即血管缝合起始点);B点:颈动脉分叉部位;C:颈内动脉起始部外侧壁;D点:颈内动脉血管末端(管径平稳阶段外侧壁);分别测量血管壁四个点的剪切应力,经CFD得出结果并进行t检验分析结果。sCEA组和对照组CK组数据:sCEA组A点:WSS为13.62±8.52Pa,CK组A点:WSS为10.07±4.27Pa,t=-1.763,p=0.0890.05;sCEA组B点:WSS为4.90±2.99Pa,CK组B点:WSS为4.42±3.00Pa,t=-0.560,p=0.5780.05;sCEA组C点:WSS为8.14±5.75Pa,CK组C点:WSS为2.05±1.33Pa,t=-4.762,p=0.0000.05;sCEA组D点:WSS为19.35±7.74Pa,CK组D点:WSS为14.06±3.88Pa,t=-2.889,p=0.0080.05。pCEA组和对照组CK组数据:pCEA组A点:WSS为8.00±5.64Pa,CK组A点:WSS为10.07±4.27Pa,t=-1.775,p=0.0840.05;pCEA组B点:WSS为3.92±2.87Pa,CK组B点:WSS为4.42±3.00Pa,t=-0.705,p=0.4830.05;pCEA组C点:WSS为3.11±1.91Pa,CK组C点:WSS为2.05±1.33,t=-2.751,p=0.0080.05;pCEA组D点:WSS为13.64±6.47Pa,CK组D点:WSS为14.06±3.88Pa,t=-0.334,p=0.7400.05。结论:(1)与标准式颈动脉内膜切除术相比,补片式颈动脉内膜切除术术后颈动脉的血流状态出现紊流的几率较高。(2)在颈动脉收缩期,补片式颈动脉内膜切除术术后的颈内动脉起始部外侧壁和颈内动脉末端壁面剪切应力更加符合正常颈动脉壁面剪切应力。
【学位授予单位】：中国医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R651.1
【图文】：

建模过程,颈动脉分叉

图 2.1 Mimics 建模过程图（2）三维模型网格生成通过 Mimics Research20.0 内置的 FEA 模块，选择 Remesh，通过 3-maticResearch12.0 软件来对 CEA 术后颈动脉分叉三维模型进行优化、光顺处理并形成网格，通过矩阵和依靠三角片的降低对血管网格进行优化，1,通过 filled with triangleedges 将颈动脉分叉模型给予网格划分。2，Remesh 列表中应用 Adeptive Remesh。3，Create volume mesh 创建体网格。4，检验体网格是否创建及创建质量。确保血管三个端面轮廓线的完整，然后设置接线框（wireframe）角度为 30 度。最后返回 MimicsResearch20.0 软件，输出网格模型为流体网格格式，面分离角度（split angle）设置为 30 度，与前面一致。

划分图,颈动脉分叉,三维模型,分离角

图 2.1 Mimics 建模过程图）三维模型网格生成通过 Mimics Research20.0 内置的 FEA 模块，选择 Remesh，通过 3-earch12.0 软件来对 CEA 术后颈动脉分叉三维模型进行优化、光顺处理并形通过矩阵和依靠三角片的降低对血管网格进行优化，1,通过 filled with tres 将颈动脉分叉模型给予网格划分。2，Remesh 列表中应用 Adeptive Remesate volume mesh 创建体网格。4，检验体网格是否创建及创建质量。确保血面轮廓线的完整，然后设置接线框（wireframe）角度为 30 度。最后返回 Mearch20.0 软件，输出网格模型为流体网格格式，面分离角度（split angle）0 度，与前面一致。

网格划分,畸变度

中国医科大学硕士学位论文试验，找到最佳网格大小。不同人的血管的形状存在较大的差异，所以在网格划分时网格的大小也不同，本文所研究对象的网格大小取值是 0.3mm-0.5mm。网格划分后要进行边界条件设置，如入口、出口、流体域等。网格划分是有限元的核心环节，低质量的网格会引起计算发散或者收敛速度慢，因此网格质量的好坏，直接影响计算结果的准确度。要求四面体网格的畸变度（skewness）不大于 0.9。本文所选择研究对象 98.63%的网格的畸变度小于 0.7，对于血管这种极度不规则的模型而言，这样的网格质量可以用于进行下一步的血流动力的模拟计算。

【参考文献】