可转换型腔静脉滤器的血流动力学模拟
发布时间：2020-11-04 15:38
目的 利用计算流体力学模拟下腔静脉中的血流,探讨可转换型滤器正反放置在下腔静脉中对血流动力学的影响,研究不同张角程度的滤器局部血流动力学特性的变化,确定可能对滤器内血栓形成有影响的区域,预测该滤器长期留置体内的预后情况。方法 在一个直径为20毫米的下腔静脉模型中,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法进行血流动力学数值模拟,在稳定流量(Re=368.7)下评估VenaTech Convertible下腔静脉滤器的血流动力学特性。采样分析了下腔静脉内的速度分布和血管壁以及滤丝表面的剪应力分布。结果 正反放置滤器发现,正向放置时中间血流加速,滤丝表面剪切力增大,血管壁表面剪切力逐渐增大,血管壁与滤丝交界处血流缓慢,剪切力较小,有小范围滞流区;反向放置时血流向周围发散,滤器四周血流加速,滤丝表面剪切力分布均匀,血管壁表面剪切力在滤丝接近时最大,滤器后方出现长段的缓流区。当滤器转换后,呈现不同张角情况时,随着张角的变大,血流形态越接近无滤器血流形态,滤丝与血管壁之间可形成小范围滞流区域。结论 可转换型滤器可引起下腔静脉内血流动力学改变,正反向放置滤器,滤器周围的流速、滤器及血管壁表面WSS会发生改变。当滤器转换后未完全打开时,或滤器未转换所形成的低速区或滞流区可能会导致血栓形成,需进一步临床验证。
【学位单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R543.6;R563.5
【部分图文】：
各层网格增长比例均匀，在滤器壁及静脉管壁等附近区域格加密，以满足血流场速度分布和壁面分布量预测的要求，网格数量 201.2 材料属性与边界条件血液密度取为 1060kg/m3、采用卡洛模型描述血液的非牛顿本构关系口流速为 0.06m/s，相当于 20 mm 腔静脉的流速为 1.13 l/min，雷诺数为（小于 2000），在计算过程中不考虑湍流的影响，在计算模型中采用了[9,12]。血管壁面与滤器壁面都设定为没有相对滑移的，即壁面速率为 0。1.3 数据处理用 Fluent 6.3 求解软件对网格导入 CFD 后的数据进行分析，用 SIMP进行血流动力学数值模拟研究，数值计算工作均是在北京航空航天大学流体力学实验室的高性能计算机集群上完成的。
重庆医科大学硕士研究生学位论文度（即垂直于管道轴线）较小，不作讨论。壁面剪应力是壁面粘度和速度梯度的乘积，也由管流的理论值无量纲化。2.1 滤器置入下腔静脉后对流速的影响当滤器置入 IVC 后，明显的看到在滤器后方出现血流速度减慢的现象，血流受到了滤丝的阻碍，滤器后方出现了一段较长的流速减慢区域，当滤器转换后，随着张角程度的变大，血流减慢的现象不断减轻（如图 2）。从截面血流流速分布可以看到，每种滤器过滤杆径向方向的血流流速明显比过滤杆之间的流速小；当滤器转换后，随着张角程度的变大，血流速度分布越发接近无滤器状态，但当滤丝未完全贴壁时，可见血管壁与滤丝间形成低流速区，且比单纯的血管壁低流速区域范围更大（如图 3）。
滤器张开—大角度Figure 3:The blood flow velocity distribution of short axis cross section (bloosection) under different conditions of filter placement in inferior vena cava: before filter placement (b) blood flow after normal filter placement (c) blood ffilter placement (d) filter opening - small angle (e) filter opening - larg对比正反放置的滤器，正向放置的滤器使得血流在滤器内时血加，滤丝后方血管壁周围流速减缓，有一极小范围的滞流区域；到钩处，可见倒钩后方血流缓慢甚至停滞，滤器后方血流从滤丝与静不断增大，快速恢复正常血流形态。而反向放置滤器血流最先遇到度向四周发散，血管壁表面速度增加，中间流速减缓；同时滤器后均匀缓慢的血流，大约是在滤器下游 1 倍于滤器长度位置恢复为正与正向放置相同的是滤器挂钩前后处血流明显减缓，甚至停滞，但其图 4，图 7 中 b，c）。
【参考文献】
本文编号：2870280
【学位单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R543.6;R563.5
【部分图文】：
各层网格增长比例均匀，在滤器壁及静脉管壁等附近区域格加密，以满足血流场速度分布和壁面分布量预测的要求，网格数量 201.2 材料属性与边界条件血液密度取为 1060kg/m3、采用卡洛模型描述血液的非牛顿本构关系口流速为 0.06m/s，相当于 20 mm 腔静脉的流速为 1.13 l/min，雷诺数为（小于 2000），在计算过程中不考虑湍流的影响，在计算模型中采用了[9,12]。血管壁面与滤器壁面都设定为没有相对滑移的，即壁面速率为 0。1.3 数据处理用 Fluent 6.3 求解软件对网格导入 CFD 后的数据进行分析，用 SIMP进行血流动力学数值模拟研究，数值计算工作均是在北京航空航天大学流体力学实验室的高性能计算机集群上完成的。
重庆医科大学硕士研究生学位论文度（即垂直于管道轴线）较小，不作讨论。壁面剪应力是壁面粘度和速度梯度的乘积，也由管流的理论值无量纲化。2.1 滤器置入下腔静脉后对流速的影响当滤器置入 IVC 后，明显的看到在滤器后方出现血流速度减慢的现象，血流受到了滤丝的阻碍，滤器后方出现了一段较长的流速减慢区域，当滤器转换后，随着张角程度的变大，血流减慢的现象不断减轻（如图 2）。从截面血流流速分布可以看到，每种滤器过滤杆径向方向的血流流速明显比过滤杆之间的流速小；当滤器转换后，随着张角程度的变大，血流速度分布越发接近无滤器状态，但当滤丝未完全贴壁时，可见血管壁与滤丝间形成低流速区，且比单纯的血管壁低流速区域范围更大（如图 3）。
滤器张开—大角度Figure 3:The blood flow velocity distribution of short axis cross section (bloosection) under different conditions of filter placement in inferior vena cava: before filter placement (b) blood flow after normal filter placement (c) blood ffilter placement (d) filter opening - small angle (e) filter opening - larg对比正反放置的滤器，正向放置的滤器使得血流在滤器内时血加，滤丝后方血管壁周围流速减缓，有一极小范围的滞流区域；到钩处，可见倒钩后方血流缓慢甚至停滞，滤器后方血流从滤丝与静不断增大，快速恢复正常血流形态。而反向放置滤器血流最先遇到度向四周发散，血管壁表面速度增加，中间流速减缓；同时滤器后均匀缓慢的血流，大约是在滤器下游 1 倍于滤器长度位置恢复为正与正向放置相同的是滤器挂钩前后处血流明显减缓，甚至停滞，但其图 4，图 7 中 b，c）。
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 仇洪然;冯海全;王惟颢;张宏辉;王永刚;;不同支撑杆数目腔静脉滤器的生物力学性能和血流动力学分析[J];医用生物力学;2015年04期
2 袁雅冬;姜明明;;下腔静脉滤器的临床应用及进展[J];国际呼吸杂志;2011年12期
3 杨庆华;徐在品;贺超;;介入器械放置与血流影响的仿真分析[J];北京生物医学工程;2008年04期
本文编号：2870280
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