关键词：
腹主动脉瘤
CT血管成像
计算机仿真
流固耦合
计算流体力学
个体化
摘要：
第一部分基于CTA构建不同腹主动脉瘤模型的计算机仿真研究【目的】本研究基于腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)患者的CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)数据,采用不同的计算机仿真技术来分别构建AAA流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)模型和AAA计算机流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模型,并分别对两种模型组进行数值模拟和数据后处理分析,以期观察两种模型组之间血流动力学参数的总体趋势是否存在差异,从而更好地运用计算机仿真技术对本病的研究提供参考。【方法】本研究运用我院10例AAA患者的CTA数据,采用计算机仿真技术根据不同仿真理论分别构建AAA-FSI模型和AAA-CFD模型,对两种模型组进行数值模拟和数据后处理分析,以观察比较两种模型组之间的血流流线和流速分布大小、壁面压力分布大小、壁面剪应力分布大小。【结果】(1)两组模型血流流线分布的比较:从血流流线的空间分布来看,两组模型的血流流线流经近端瘤颈和远端髂动脉时以层流方式为主,从瘤颈进入瘤腔后,出现不同程度的涡流、湍流。尽管两组模型的血流流线的空间分布大致相似,但AAA-CFD组中涡流程度比AAA-FSI组更为明显。从血流流线的时间分布来看,两组模型的血流流线在射血晚期之前,均较规则且无明显的涡流。当进入充盈早期,两组模型在瘤腔内均开始出现少量涡流和湍流,到了充盈中晚期涡流的范围逐渐增大。两组模型的血流流线在同一时期的分布图上存在着一定差异。(2)两组模型血流速度分布的比较:从血流速度截面图的空间分布来看,两组模型瘤体内的血流速度均明显小于瘤颈入口处及髂动脉附近的血流速度,血流速度的高值出现在瘤颈入口与瘤体直接延续的区域。从血流速度截面图的时间分布来看,由于腹主动脉距离心脏存在一定的距离差异,所以两组模型在射血晚期之前的血流速度较为缓慢,血流速度的最大值出现在充盈早期,到充盈中晚期血流速度又逐渐减慢。两组模型同一时期的速度分布云图存在一定差异。(3)两组模型不同平面的血流速度大小的比较:AAA-FSI组与AAA-CFD组V 、V、V、V的比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。AAA-FSI组与AAA-CFD组V、V的比较,差异不存在统计学意义(P>0.05)。(4)两组模型壁面压力总体分布的比较:从壁面压力的空间分布来看,作用于AAA入口和髂动脉分叉处附近的壁面压力均较作用于瘤体处的大,瘤体区域的壁面压力一直处于较低的水平,两组模型的壁面压力空间分布上存在一定差异。从壁面压力的时间分布来看,充盈早期时整体壁面压力较高。尽管两组模型的瘤颈入口区域均在充盈早期出现了整个心动周期内最大的壁面压力值,但两组模型的壁面压力在同一时期的分布上存在一定差异。(5)两组模型壁面压力极值大小的比较:AAA-FSI组与AAA-CFD组P、P的比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。(6)两组模型壁面剪应力分布的比较:从壁面剪应力的空间分布来看,作用于AAA入口处和髂动脉分叉处附近的壁面剪应力均较作用于瘤体处的大,尽管两组模型的壁面剪应力分布均较为相似,但仍存在一定差异。从壁面剪应力的时间分布来看,在充盈早期时,两组模型的整体壁面剪应力都明显增大,接近整个心动周期的峰值。射血晚期和充盈中晚期,两组模型的整体壁面剪应力均较低。两组模型在同一时期的壁面剪应力分布存在差异。(7)两组模型壁面剪应力极值的比较:AAA-FSI组与AAA-CFD组WSS、WSS的比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。【结论】(1)基于CTA图像,采用不同的仿真技术可以分别建立AAA-FSI模型和AAA-CFD模型。(2)AAA-FSI模型组和AAA-CFD模型组之间的血流动力学参数分布大小总体趋势相似,但在细节上存在差异。第二部分基于CTA构建的个体化腹主动脉瘤流固耦合模型的计算机仿真研究【目的】本研究基于AAA患者个体化的CTA数据,采用计算机仿真技术构建AAA-FSI模型和AAA-CFD模型,并对两种模型进行数值模拟和数据后处理分析,以期观察两种模型血流动力学参数方面的异同点,从而更好地为临床对本病的研究提供参考。【方法】本研究运用我院1例60岁男性AAA患者的个体化CTA数据,采用计算机仿真技术根据不同仿真理论分别构建AAA-FSI模型和AAA-CFD模型,对两种模型进行数值模拟和数据后处理分析,以观察比较两种个体化模型的血流流线分布、血流速度分布和大小、壁面压力分布大小和变化曲线、壁面剪应力分布大小和变化曲线。【结果】(1)血流流线分布的比较:从血流流线的空间分布来看,两种模型的血流流线流经近端瘤颈时以层流方式为主,在瘤体膨大较为明显的部位出
