基于有限元的心房内外膜对左心房力学影响的研究

发布时间：2021-05-08 05:08

　　心脏是人类重要的器官,和心脏有关的疾病,例如心房颤动和心力衰竭等,给人们的生活造成了影响,已经成为社会的公共健康问题,虽然目前已有很多的诊断和治疗方法,但是这些疾病的相关病理机制尚未明确。目前,采用有限元方法结合医学心脏成像技术,可以对心脏相关疾病的病理机理和生理学进行更深入的研究,但是,由于心房的壁比较薄而且多层、几何形状的不规则以及心肌材料的各向异性等特征,现阶段关于心房的有限元建模还有待提高,比如人体心房的力学材料参数和壁面的层次结构等都未被考虑在内。本研究构造了一个左心房的三维有限元模型,该模型中采用了左心房的真实几何外形,结合了具有内外膜的多层心房壁结构,引入了最近测量的人左心房组织参数以及横向各向同性、超弹性的本构方程。通过施加心房腔室内部压强来模拟心房充盈状态,并计算了心房壁各层在各个区域上的应力和应变。最后通过和单层心房模型（心肌层模型）以及不同膜厚度的模型对比,分析了心房内外膜及其厚度变化对心肌层力学的影响。结果表明心内膜的应力最大,心外膜的应力较大,心肌层的应力最小;而且随着膜厚度的增加,心内膜和心外膜的应力逐渐减小,心肌层的应力基本没有发生变化。心肌层模型中靠近心... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 心脏简介
        1.2.1 心腔
        1.2.2 心壁
        1.2.3 左心房
        1.2.4 心脏的力学行为
    1.3 心脏建模研究现状
        1.3.1 有限元简介
        1.3.2 心室的有限元建模研究
        1.3.3 心房的有限元建模研究
    1.4 存在的问题
    1.5 研究目的及主要内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究的主要内容
2 左心房的几何体建模
    2.1 逆向工程简介
    2.2 建模相关软件的简介
        2.2.1 STL格式简介
        2.2.2 逆向工程软件GeomagicStudio软件简介
        2.2.3 SolidWorks软件简介
    2.3 建立左心房的三维实体模型
        2.3.1 基于GeomagicStudio的左心房曲面拟合
        2.3.2 基于SolidWorks的左心房实体建模
    2.4 本章小结
3 左心房的有限元建模
    3.1 有限元软件ABAQUS简介
    3.2 左心房的有限元模型
    3.3 本构方程以及材料参数
        3.3.1 本构方程
        3.3.2 材料参数
    3.4 不同区域纤维方向的设定
    3.5 本章小结
4 有限元计算结果和讨论
    4.1 本构模型的验证
    4.2 心壁模型
        4.2.1 心壁模型应力结果
        4.2.2 心壁模型应变结果
    4.3 心肌层模型
        4.3.1 心肌层应力结果
        4.3.2 心肌层应变结果
    4.4 心壁不同厚度模型计算结果
        4.4.1 不同厚度模型的应力对比
        4.4.2 不同厚度模型的应变对比
    4.5 本章小结
5 讨论
    5.1 心内、外膜对心肌层应力和应变的影响
    5.2 心壁各层的应力和应变分析
    5.3 膜厚度对应力和应变的影响
    5.4 本章小结
6 结论和展望
参考文献
附录
    附录A Uanisohyper_inv横向各向同性子程序
个人简历与研究成果
致谢



本文编号：3174730