頸動脈斑塊局部流體力學參數分析及斑塊預警研究.pdf

1、背景:
　　動脈粥樣硬化(atherosclerosis, AS)是嚴重威脅人類健康的疾病,其發(fā)生與吸煙、高脂血癥、高血壓病等相關,發(fā)現并明確這些因素對該疾病的早期診斷和干預有重要作用。動脈粥樣硬化的形成是一個復雜的過程,臨床資料表明,其好發(fā)于血管開口、分叉及彎曲區(qū)域,這些部位管腔走形復雜、流體力學參數分布不均勻,提示流體力學在動脈粥樣硬化的發(fā)生和進展過程中起到重要作用。由于目前尚無直接測量血管壁面壓力、壁面剪切力等流體力學參數的

2、有效方法,因此計算流體力學(computational fluid dynamics, CFD)已成為分析血管流體力學各參數的重要手段。該技術已被應用于研究模擬血管的流體力學參數,但以往的模型并未考慮真實血管的形態(tài)及生理條件,大多是基于理想模型的體外簡化模擬。目前,應用 CFD結合醫(yī)學影像學資料的方法,可以更為準確的獲取在體血管的流體力學參數,有助于更為深入的研究流體力學與動脈粥樣硬化形成、斑塊進展的關系。
　　探討應用計算流體力

3、學結合磁共振血管造影( magnetic resonance angiography,MRA)的方法觀察在體頸動脈的流體力學狀況,分析流體力學參數的變化在動脈粥樣硬化形成及斑塊進展中的作用。
　　目的:
　　方法:
　　(1)選取指定時間內于我院接受頸動脈核磁檢查患者,并根據影像學結果將其分為正常頸動脈組與狹窄頸動脈組,獲取DICOM(Digital Imaging and Communications in Medi

4、cine)格式的頸動脈MRA圖像;
　　(2)以上圖像導入 MIMICS軟件,進行以 MRA圖像為基礎的局部頸動脈三維重建;
　　(3)應用ANSYS前處理模塊ICEM(Integrated Computer Engineering and Manufacturing)對以上三維重建模型進行網格劃分、建立有限元模型;
　　(4)應用ANSYS軟件的求解器(FLUENT)對以上有限元模型進行血流數值模擬,獲取流體力學參數

5、;
　　(5)將以上求解結果導入 ANSYS軟件后處理(CFD-POST),得到各流體力學參數可視化圖像,并對數值結果進行統計學分析。
　　結果:
　　(1)血液流線圖及速度矢量圖:正常的平直血管內血流為層流,而分叉處靠近管壁區(qū)域出現流速降低的湍流,但在狹窄處出現速度加快的血流。
　　(2)血管壁面壓力(wall pressure, WP):血管壁面壓力的大小總體沿血液流動方向逐漸降低,但在血管分叉區(qū)域不均與分布

6、,表現為分叉區(qū)域的血管內側壓力增高,分叉區(qū)域血管外側壁壓力降低。而在動脈粥樣硬化狹窄部位壁面壓力降低。
　　(3)血管壁面剪切力(wall shear stress, WSS):血管壁面剪切力在分叉區(qū)域內側增高,分叉區(qū)域的血管外側壁不規(guī)則降低,但在動脈粥樣硬化斑塊部位增高。
　　結論:
　　(1)血液流動狀態(tài)的改變,即湍流的出現為動脈粥樣硬化的形成提供了物理學、生物學基礎。
　　(2)降低的血管壁面剪切力與動脈粥