髂外动脉狭窄数字模型建立及计算流体动力学分析

发布时间：2017-10-13 09:36

  本文关键词：髂外动脉狭窄数字模型建立及计算流体动力学分析

  更多相关文章： 髂外动脉 动脉粥样硬化 血流动力学 三维数字模型 流-固耦合

【摘要】：目的:随着人们对健康越来越关注,以前不太受人们关注的下肢缺血疾病的发现和诊断比例迅速地增长,成为影响大众健康的常见病之一,同时调查发现,下肢缺血患者年龄也呈现出逐渐降低的趋势,因此研究这类疾病的发生、发展特点对临床治疗有重要帮助。本研究的主要目的是基于目前较先进的256排多层螺旋CT(MSCT)基础上建立非常接近真实状态的髂外动脉狭窄模型并更好的利用新的流体力学软件和模型分析出更真实的、传统机器设备无法检测的狭窄血管内血液的动力学特点,将计算机流体力学与生物医学图像处理技术更好的结合,对髂外动脉硬化斑块形成的血流动力学机制进行探索。方法:本实验选取2015年行髂外动脉CTA扫描的患者4例,采用CT扫描所得真实的髂外动脉狭窄相关数据,将所得数据(DICOM格式)存储到可读写光盘,数据扫描完成后在PACS系统中分别测量不同部位髂外动脉狭窄前、狭窄处、狭窄后管腔情况。应用三维重建技术进行数学图像处理,将在PACS影像工作站中导出的DICOM文件导入MIMICS 14.0软件对髂外动脉狭窄血管进行建模,建立真实的动脉狭窄血管模型。三维重建技术与CFD技术结合,模拟出的动脉三维模型数据导入逆向工程软件Geomagic 12.0进行优化处理,生成fedb文件。然后把模型文件导入计算软件,利用Workbench 16.1软件建立了流固耦合程序,分别首先将管壁和血液进行网格区分和设置,并进行了耦合计算和分析,则得到血管模型血流动力学参数,如管壁压力、管壁剪切力、流速、米塞斯应力、血管位移等参数。结果:1获得髂外动脉三维有限元分析模型的血管壁,设置为弹性血管,因此与动脉相比,模型不仅保证了数据的真实性和准确性,而且可以进行各种流体力学实验。2获得了髂外动脉狭窄位置的前部和后部的视觉图像,并进行了流-固耦合计算,同时也取得一系列可视化的计算流体数据。3在血管狭窄处,不仅血流的流速增加了,并且引起壁面剪应力的显著改变,这大概是动脉粥样硬化构成的局部原因。髂外动脉狭窄后较狭窄前血液流速加快、压力梯度增加,变化的剪切应力梯度增加,都可能导致斑块变大,斑块脱落、斑块内部出血的风险。4剪切力在左髂外动脉最狭窄处为最大,其次为腹主动脉分叉处,而正常的腹主动脉管壁相对较小,说明剪切力在狭窄和血管分支部位的血流动力学变化中占有重要的地位。结论:1采用本试验研究方法,利用特别接近真实的髂外动脉狭窄部位前和狭窄部位后的测量数据,建立数字模型,具有数据采集方便、完全个体化、显示图形直观、并可多次重复模拟试验等优点。2建立了髂外动脉狭窄的有限元模型。3利用本试验研究所得到的不同部位动脉,髂外动脉最狭窄处,狭窄部位前和狭窄部位后的血管和血流各项参数指标,与现有理论相一致,验证该方法建模的可靠、可行性,说明可几近真实的模拟髂外动脉内血流的生物力学,对临床病情可较好的进行预测,为临床进一步治疗方案的制定进行指导。
【关键词】：髂外动脉 动脉粥样硬化 血流动力学 三维数字模型 流-固耦合
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R816.2;R543.5
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-9
• 英文缩写9-10
• 前言10-12
• 材料与方法12-15
• 结果15-17
• 附图17-30
• 讨论30-38
• 结论38-39
• 参考文献39-43
• 综述 动脉血液流体力学分析方法及研究进展43-59
• 参考文献53-59
• 致谢59-60
• 个人简历60-61

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本文编号：1024143