髂外動脈狹窄數(shù)字模型建立及計算流體動力學(xué)分析.pdf

1、目的:
　　隨著人們對健康越來越關(guān)注，以前不太受人們關(guān)注的下肢缺血疾病的發(fā)現(xiàn)和診斷比例迅速地增長，成為影響大眾健康的常見病之一，同時調(diào)查發(fā)現(xiàn)，下肢缺血患者年齡也呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，因此研究這類疾病的發(fā)生、發(fā)展特點對臨床治療有重要幫助。
　　本研究的主要目的是基于目前較先進的256排多層螺旋CT(MSCT)基礎(chǔ)上建立非常接近真實狀態(tài)的髂外動脈狹窄模型并更好的利用新的流體力學(xué)軟件和模型分析出更真實的、傳統(tǒng)機器設(shè)備無法檢測的狹窄

2、血管內(nèi)血液的動力學(xué)特點，將計算機流體力學(xué)與生物醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)更好的結(jié)合，對髂外動脈硬化斑塊形成的血流動力學(xué)機制進行探索。
　　方法:
　　本實驗選取2015年行髂外動脈CTA掃描的患者4例，采用CT掃描所得真實的髂外動脈狹窄相關(guān)數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)（DICOM格式）存儲到可讀寫光盤，數(shù)據(jù)掃描完成后在PACS系統(tǒng)中分別測量不同部位髂外動脈狹窄前、狹窄處、狹窄后管腔情況。應(yīng)用三維重建技術(shù)進行數(shù)學(xué)圖像處理，將在PACS影像工作站中導(dǎo)

3、出的DICOM文件導(dǎo)入MIMICS14.0軟件對髂外動脈狹窄血管進行建模，建立真實的動脈狹窄血管模型。三維重建技術(shù)與CFD技術(shù)結(jié)合，模擬出的動脈三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入逆向工程軟件Geomagic12.0進行優(yōu)化處理，生成fedb文件。然后把模型文件導(dǎo)入計算軟件，利用Workbench16.1軟件建立了流固耦合程序，分別首先將管壁和血液進行網(wǎng)格區(qū)分和設(shè)置，并進行了耦合計算和分析，則得到血管模型血流動力學(xué)參數(shù)，如管壁壓力、管壁剪切力、流速、米塞斯

4、應(yīng)力、血管位移等參數(shù)。
　　結(jié)果:
　　1.獲得髂外動脈三維有限元分析模型的血管壁，設(shè)置為彈性血管，因此與動脈相比，模型不僅保證了數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性，而且可以進行各種流體力學(xué)實驗。
　　2.獲得了髂外動脈狹窄位置的前部和后部的視覺圖像，并進行了流-固耦合計算，同時也取得一系列可視化的計算流體數(shù)據(jù)。
　　3.在血管狹窄處，不僅血流的流速增加了，并且引起壁面剪應(yīng)力的顯著改變，這大概是動脈粥樣硬化構(gòu)成的局部原因。髂外

5、動脈狹窄后較狹窄前血液流速加快、壓力梯度增加，變化的剪切應(yīng)力梯度增加，都可能導(dǎo)致斑塊變大，斑塊脫落、斑塊內(nèi)部出血的風(fēng)險。
　　4.剪切力在左髂外動脈最狹窄處為最大，其次為腹主動脈分叉處，而正常的腹主動脈管壁相對較小，說明剪切力在狹窄和血管分支部位的血流動力學(xué)變化中占有重要的地位。
　　結(jié)論:
　　1.采用本試驗研究方法，利用特別接近真實的髂外動脈狹窄部位前和狹窄部位后的測量數(shù)據(jù)，建立數(shù)字模型，具有數(shù)據(jù)采集方便、完全個體