動脈血管三維重建及其血流動力學(xué)分析.pdf

1、在全世界范圍內(nèi)，心血管疾病依舊是導(dǎo)致人類死亡的主要原因，每年死于心血管疾病的人數(shù)高達(dá)1730萬人，中低收入國家占80％，并且有逐年上升的趨勢。在我國心血管病患者人數(shù)高達(dá)2.9億，其中由心血管病引起高血壓的患者2.7億。高血壓患者發(fā)病率為18.8%，且患病率處于持續(xù)上升階段。動脈粥樣硬化斑塊是導(dǎo)致血管狹窄進(jìn)而引發(fā)心血管病的主要原因。目前，血管造影技術(shù)是診斷血管疾病的主要手段之一，利用該技術(shù)可獲得真實血管的幾何形狀，而不同形狀血管內(nèi)部血流動

2、力學(xué)分布特征與動脈粥樣硬化斑塊的形成與發(fā)展有著密切的聯(lián)系。獲得真實血管內(nèi)部在一個心動周期內(nèi)的血流動力學(xué)特征分布，研究血管不同結(jié)構(gòu)及狹窄對血液流動的影響，探索動脈粥樣硬化斑塊的形成與發(fā)展機(jī)制及血管疾病并發(fā)癥產(chǎn)生原因，為心血管病早期預(yù)防及介入治療提供理論依據(jù)。
　　本文針對動脈粥樣硬化斑塊致狹、血管模型簡化和斑塊形成位置問題進(jìn)行研究，利用臨床血管 CT數(shù)據(jù)，在三維重建軟件 Mimics16.0中建立了左、右冠狀動脈（LCA、RCA）及

3、頸動脈（CCA）血管的三維幾何模型，并依據(jù)重建模型在 Pro/E5.0中建立了左冠狀動脈回旋支（LCX）部分的簡化模型，采用計算流體力學(xué)方法分別對重建及簡化血管模型進(jìn)行了瞬態(tài)數(shù)值計算，分析了血管狹窄及不同結(jié)構(gòu)對血液流動的影響、血管模型簡對數(shù)值計算的影響。此外對左冠狀動脈回旋支部分進(jìn)行體外血流實驗，進(jìn)而驗證數(shù)值分析的合理性。
　　本文主要研究工作和成果如下：
　　1、對獲取的CT數(shù)據(jù)用高斯卷積濾波處理后在Mimics16.0中

4、進(jìn)行三維重建，獲得了血管疾病患者LCA、RCA、CCA的三維幾何模型，為血管支架的設(shè)計及介入治療提供依據(jù)。
　　2、依據(jù)患者狹窄RCA模型在3-matic8.0中建立了其正常血管的幾何模型，在限元軟件 ANSYS-CFX中對狹窄與非狹窄右冠狀動脈進(jìn)行血流動力學(xué)分析，血管狹窄對血流特性影響較大，主要表現(xiàn)在血管狹窄后整個血管貼壁處血流速度減小，在斑塊部位遠(yuǎn)心端長期處于低壁面剪切力作用下且該處有較復(fù)雜的血流，狹窄部位下游血液流速減小，血

5、流量減小，影響下游組織的正常新陳代謝。
　　3、為減小數(shù)值計算工作量，探索了血管三維模型簡化對數(shù)值計算的影響，采用等截面積法對三維重建的LCX模型進(jìn)行簡化，并且分別對簡化前后的LCX模型進(jìn)行血流動力學(xué)數(shù)值計算，血管模型簡化后可大幅度減少計算工作量并且簡化前后的計算結(jié)果差異較小，不影響對動脈粥樣硬化斑塊的形成與發(fā)展機(jī)理研究。
　　4、整體分析了左、右頸動脈及其分支的血流特性，發(fā)現(xiàn)在狹窄部位、彎曲及分支部位血液流態(tài)較為多變，進(jìn)而