腦淺靜脈系血流動力學(xué)物理模型的建立及其意義.pdf

1、目的：應(yīng)用計算流體力學(xué)的方法，建立腦淺靜脈系血流動力學(xué)物理模型，探討腦淺靜脈形態(tài)特征與腦淺靜脈系血流動力學(xué)變化間的關(guān)系，查明腦靜脈血栓形成發(fā)生的形態(tài)學(xué)因素，為腦血管疾病的早期影像學(xué)診斷提供依據(jù)。 方法：利用顯微解剖和影像學(xué)觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)用計算流體力學(xué)分析軟件Fluent，通過幾何建模、劃分網(wǎng)格、施加邊界條件、求解及后處理5個步驟，建立腦淺靜脈系血流動力學(xué)物理模型，分析不同模型腦淺靜脈系血流狀態(tài)、壁面剪切力、血流速度等血流動力學(xué)參數(shù)

2、的差異。 結(jié)果： 1、建立了腦淺靜脈注入硬腦膜竇不同角度、不同直徑，腦淺靜脈經(jīng)腦膜靜脈或流出口狹部注入硬腦膜竇，以及腦淺靜脈系不同入口邊界條件物理模型，共計5組88個。2、腦淺靜脈注入硬腦膜竇不同角度物理模型：①獲得了剪切力隨注入角度變化曲線，根據(jù)此曲線，將物理模型按注入角度的不同分為[10°,60°]、(60°,100°)和[100°,170°]3組。②[10°,60°]組中，注入處下游3.9±1.1 mm范圍內(nèi)的硬腦膜竇管腔

3、和注入處上游4.3±4.2mm范圍內(nèi)的腦淺靜脈管腔內(nèi)出現(xiàn)湍流；湍流區(qū)的注入處下游硬腦膜竇壁和注入處上游腦淺靜脈管壁上剪切力顯著降低，分別為0.022±0.001 Pa和0.010±0.010Pa(均小于參考值0.040 Pa)，后者顯著低于前者，最低值距注入處分別為5.1±1.0mm和3.2±4.1mm，后者距注入處較近；硬腦膜竇入口、腦淺靜脈入口和硬腦膜竇出口血流速度分別為0.0979±0.0007 m/s、0.0699±0.0022

4、 m/s和0.1480±0.0002 m/s。③(60°，100°)組中，注入處下游1.5±0.7mm范圍內(nèi)的硬腦膜竇管腔內(nèi)出現(xiàn)湍流，湍流區(qū)的注入處下游硬腦膜竇壁上剪切力顯著降低，為0.022±0.001 Pa，距注入處2.5±0.7 mm，與逆行注入相比，湍流區(qū)和剪切力降低的范圍較??；硬腦膜竇入口、腦淺靜脈入口和硬腦膜竇出口血流速度分別為0.0979±0.0002 m/s、0.0717±0.0003 m/s和0.1483±0.0003

5、 m/s。④[100°，170°]中，未見湍流和剪切力的顯著降低：硬腦膜竇入口、腦淺靜脈入口和硬腦膜竇出口血流速度分別為0.0998±0.0008 m/s、0.0713±0.0008 m/s和0.1504±0.0013 m/s，其中硬腦膜竇入口和出口血流速度明顯高于其它兩組。3、腦淺靜脈注入硬腦膜竇不同直徑物理模型：①如腦淺靜脈直徑<2.0 mm，剪切力降低不顯著；直徑≥2.0mm，腦淺靜脈逆行、垂直注入硬腦膜竇時，剪切力顯著降低。②逆

6、行注入時，隨著腦淺靜脈直徑的增加，剪切力最低值位置逐漸遠(yuǎn)離注入處；注入處上游腦淺靜脈管壁與注入處下游硬腦膜竇壁上剪切力間差異更加顯著。③腦淺靜脈直徑>4.5mm，垂直注入時的硬腦膜竇出口血流速度較逆行和順行注入時低，隨著直徑的增加，差異更加顯著。4、腦淺靜脈經(jīng)腦膜靜脈注入硬腦膜竇物理模型：①逆行注入時，腦膜靜脈改變腦淺靜脈血流方向，注入處下游硬腦膜竇壁上剪切力最低值大小無明顯變化，但更靠近注入處；腦膜靜脈直徑為平均值及以下時，注入處上游

7、腦淺靜脈管壁上剪切力最低值升至參考值0.040 Pa以上。②垂直注入時，腦淺靜脈經(jīng)腦膜靜脈注入前后，剪切力最低值均位于參考值以下。⑧順行注入時，腦淺靜脈經(jīng)腦膜靜脈注入后，剪切力最低值降至參考值以下。④逆行、垂直和順行注入時，隨著腦膜靜脈直徑的增加，腦淺靜脈入口血流速度逐漸增大，硬腦膜竇入口血流速度逐漸下降。5、腦淺靜脈經(jīng)流出口狹部注入硬腦膜竇物理模型：①逆行、垂直和順行注入時，注入處下游硬腦膜竇壁上剪切力最低值均無明顯改變。②逆行注入時

8、，流出口狹部直徑為均值及以下時，注入處上游腦淺靜脈管壁上剪切力最低值升至參考值以上。⑨逆行、垂直和順行注入時，隨著流出口狹部直徑的減小，硬腦膜竇出口和腦淺靜脈入口血流速度均逐漸下降。6、腦淺靜脈系不同入口邊界條件物理模型：①硬腦膜竇和腦淺靜脈入口壓力同時改變(26.7 Pa、40.0 Pa和60.0 Pa)，硬腦膜竇入口壓力與腦淺靜脈入口壓力比為1.0時，腦淺靜脈系剪切力最低值無明顯改變。②硬腦膜竇入口壓力單獨(dú)改變?yōu)?0.0 Pa，硬腦

9、膜竇入口壓力與腦淺靜脈入口壓力比為1.5時，剪切力最低值升至參考值以上。⑨腦淺靜脈入口壓力單獨(dú)改變?yōu)?6.7 Pa，硬腦膜竇入口壓力與腦淺靜脈入口壓力比為1.5時，剪切力最低值升至參考值以上。 結(jié)論：①成功建立了腦淺靜脈系血流動力學(xué)物理模型。②腦淺靜脈有害形態(tài)特征之一為腦淺靜脈注入硬腦膜竇角度≤60°、直徑≥2.0 mm并且未經(jīng)腦膜靜脈或流出口狹部注入，有害形態(tài)特征之二為腦淺靜脈注入硬腦膜竇角度>60°、直徑≥2.0mm并且經(jīng)腦

10、膜靜脈注入。此時，腦淺靜脈系局部血管壁面剪切力顯著降低，腦靜脈血栓形成容易發(fā)生。③血栓好發(fā)部位位于距注入處10 mm范圍內(nèi)的注入處上游腦淺靜脈管壁和注入處下游硬腦膜竇壁；相對于硬腦膜竇，血栓更易發(fā)生于腦淺靜脈管壁。④隨著腦淺靜脈直徑的增大，腦淺靜脈系血管壁面剪切力降低更為明顯，降低的范圍更大，腦靜脈血栓形成發(fā)生的機(jī)率增加，血栓更易發(fā)生于注入處上游腦淺靜脈管壁。⑤硬腦膜竇入口壓力和腦淺靜脈入口壓力比值增加后，腦靜脈血栓形成發(fā)生的機(jī)率下降。