血管斑块及切割球囊的生物力学研究

发布时间：2017-09-29 08:14

  本文关键词：血管斑块及切割球囊的生物力学研究

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【摘要】：动脉粥样硬化不稳定性是引起冠心病或者中风的主要原因,而斑块内新生血管又影响着斑块的稳定性。切割球囊血管成形术是在传统球囊腔内血管成形术基础上发展起来的一种介入治疗动脉粥样硬化斑块的方法。不同结构的切割球囊对冠心病的治疗效果不同,其中切割不完全以及刀片断裂等问题也是不容忽视的。为了研究动脉粥样硬化斑块内新生血管周围的机械环境与斑块破裂之间的关系,本研究对颈动脉粥样硬化斑块内新生血管的受力情况进行了固体力学的有限元分析;为了了解不同结构切割球囊对冠心病治疗效果的影响,在现有结构切割球囊的基础上设计了新型结构的切割球囊,并对不同结构的切割球囊治疗冠状动脉狭窄进行了切割球囊-血管之间的固体力学分析。利用动脉内膜切除术后的斑块切片进行图像处理,建立新生血管和其他组织的有限元分析模型。斑块内不同组织均被设定为非线性各向同性、分段均匀且不可压缩的材料。在主管腔和新生血管内施加不同的力学边界条件。利用ADINA实现斑块内生物力学环境进行数值模拟。研究发现,距离主管腔较近的新生血管所受到的应力较大;与主管腔距离相近的新生血管中,周长较长的新生血管所受应力更大,更容易变形;在有红细胞包绕的出血区,新生血管周围承受了一个更明显的变形。结果表明,局部的力学条件可能会引起新生血管破裂,从而形成斑块内出血,进一步引起中风的发生;故准确计算斑块内新生血管的受力情况可以为中风的发生提供预测。新生血管所受应力与其形态、距主管腔的距离、斑块材质等相关。采用Pro/E构建了基于解剖生理参数的冠状动脉理想化模型和不同结构的切割球囊。采用ABAQUS实现两种现有切割球囊和三种重新设计的切割球囊在相同的冠状动脉模型中展开的固体力学数值模拟。研究发现,双刀片结构的切割球囊对血管的作用力更大,切割深度更深,相对刀片上的受力也更大。结果表明,双刀片切割球囊对血管有更显著的作用,治疗效果相对而言最佳。
【关键词】：动脉粥样硬化 新生血管 切割球囊 固体力学 数值模拟
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R543.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-12
• 1.1.1 动脉粥样硬化对中风的影响10
• 1.1.2 动脉粥样硬化对冠心病的影响10-11
• 1.1.3 切割球囊在冠心病中的治疗11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 斑块内新生血管的研究现状12-13
• 1.2.2 切割球囊的研究现状13-14
• 1.2.3 切割球囊在临床中应用的不足之处14-15
• 1.3 论文的研究内容和目标15-16
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 研究目标16
• 1.4 论文结构16-17
• 第2章 固体力学方法介绍17-21
• 2.1 固体力学数值模拟17-19
• 2.1.1 有限元方法17-18
• 2.1.2 加权余量法18
• 2.1.3 边界元法18-19
• 2.1.4 无网格法19
• 2.2 论文研究对象和研究方法19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 斑块内新生血管的固体力学数值模拟21-31
• 3.1 模型构建方法21-22
• 3.2 材料与方法22-24
• 3.2.1 材料属性22
• 3.2.2 网格划分22-23
• 3.2.3 边界条件和方法23-24
• 3.3 计算结果与讨论24-29
• 3.4 本章小结29-31
• 第4章 切割球囊模型的构建31-37
• 4.1 模型构建方法31
• 4.2 血管模型的构建31-32
• 4.2.1 冠状动脉前降支的几何模型32
• 4.3 常用切割球囊模型的构建32-33
• 4.4 新型切割球囊模型的构建33-35
• 4.5 本章小结35-37
• 第5章 切割球囊治疗冠心病的固体力学数值模拟37-49
• 5.1 材料与方法37-39
• 5.1.1 材料属性37
• 5.1.2 网格划分37-39
• 5.1.3 边界条件和方法39
• 5.2 现有模型计算结果与讨论39-42
• 5.2.1 血管上的应力分布39-41
• 5.2.2 切割球囊上的应力分布41-42
• 5.3 新设计模型的计算结果与讨论42-48
• 5.3.1 血管上的应力分布42-45
• 5.3.2 切割球囊上的应力分布45-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第6章 总结与展望49-51
• 6.1 总结49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-57
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文57-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨丽霞;董岸英;韩国华;马兴杰;;经桡动脉途径介入治疗冠心病680例临床分析[J];临床军医杂志;2012年04期

2 张文广;裴汉军;吴永健;杨跃进;乔树宾;陈纪林;秦学文;陈珏;姚民;刘海波;尤士杰;袁晋青;戴军;高润霖;;药物洗脱支架治疗糖尿病合并冠状动脉支架内再狭窄远期疗效及安全性观察[J];中国循环杂志;2013年02期

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本文编号：940897