基于CT圖像胸主動(dòng)脈的三維模型重建及其血流動(dòng)力學(xué)模擬分析.pdf

1、目的:基于臨床醫(yī)學(xué)的影像圖像應(yīng)用三維模型的重建技術(shù)及計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)人體胸主動(dòng)脈進(jìn)行脈動(dòng)血流模擬計(jì)算，獲得相應(yīng)的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值結(jié)果。通過分析不同個(gè)體血管內(nèi)血液的流動(dòng)情況，討論血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)主動(dòng)脈夾層等疾病的影響，為其臨床上常見心血管疾病病變機(jī)制的研究提供理論基礎(chǔ)，從而預(yù)防臨床脈管疾病。
　　研究方法:用Mimics10.01軟件讀取DICOM格式的臨床CT數(shù)據(jù)，重建得到人體胸主動(dòng)脈的三維模型，包括胸主動(dòng)脈升降支部分，主動(dòng)脈弓

2、部分，以及主動(dòng)脈弓的三個(gè)分支部位。應(yīng)用ANSYS-CFX軟件計(jì)算模擬出人體胸主動(dòng)脈血管內(nèi)血液流動(dòng)情況，獲得不同個(gè)體的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。分析探討正常人體胸主動(dòng)脈及胸主動(dòng)脈升支出現(xiàn)夾層的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)其心血管常見疾病的影響。
　　結(jié)果:通過三維重建技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人體真實(shí)解剖系統(tǒng)下的三維胸主動(dòng)脈模型構(gòu)建，基于三維重建模型應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)方法模擬計(jì)算出基于拋物型脈沖血流作為初始速度時(shí)，正常人體胸主動(dòng)脈及胸主動(dòng)脈升支出現(xiàn)夾層的不同個(gè)體不同時(shí)刻的

3、速度流線分布，壁面壓力，壁面切應(yīng)力等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。比較不同個(gè)體的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)數(shù)值，分析確定在心動(dòng)周期中，收縮期的壁面壓力要高于舒張期，收縮期的壁面切應(yīng)力分布相似。在整個(gè)收縮期，外側(cè)壁的壁面壓力要高于內(nèi)側(cè)壁壓力，內(nèi)側(cè)壁的壁面切應(yīng)力變化幅度要比外側(cè)壁壁面切應(yīng)力變化明顯。主動(dòng)脈弓與分支血管交界面遠(yuǎn)心端的血流速度明顯高于近心端的血流速度。
　　結(jié)論:基于注射造影劑的高分辨率下的CT數(shù)據(jù)通過三維重建構(gòu)建了人體真實(shí)解剖的血管模型，說明了計(jì)

4、算機(jī)數(shù)值模擬方法是分析人體主動(dòng)脈血管內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的有效手段。在脈動(dòng)流條件下，人體胸主動(dòng)脈內(nèi)血流流場(chǎng)比較復(fù)雜，復(fù)雜的血管幾何模型對(duì)流動(dòng)方式有影響。通過仿真模擬對(duì)比分析，印證了胸主動(dòng)脈弓狹窄部彎側(cè)在心動(dòng)周期中壓力變化幅度比較大，與此處高發(fā)夾層有關(guān)。升支出現(xiàn)夾層的胸主動(dòng)脈切應(yīng)力變化最大的部位在夾層破口處附近，這種快速變化反復(fù)發(fā)展容易形成血栓。夾層破口上方區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間的高切應(yīng)力可能導(dǎo)致血管彈力板層的破壞，才導(dǎo)致假腔瘤壁進(jìn)一步破裂。基于CT掃描