基于CT圖像胸主動脈的三維模型重建及其血流動力學(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)及計算流體力學(xué)的方法對人體胸主動脈進行脈動血流模擬計算，獲得相應(yīng)的血流動力學(xué)數(shù)值結(jié)果。通過分析不同個體血管內(nèi)血液的流動情況，討論血流動力學(xué)參數(shù)對主動脈夾層等疾病的影響，為其臨床上常見心血管疾病病變機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脈的三維模型，包括胸主動脈升降支部分，主動脈弓

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

3、速度流線分布，壁面壓力，壁面切應(yīng)力等血流動力學(xué)參數(shù)。比較不同個體的血流動力學(xué)參數(shù)數(shù)值，分析確定在心動周期中，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。主動脈弓與分支血管交界面遠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)建了人體真實解剖的血管模型，說明了計

4、算機數(shù)值模擬方法是分析人體主動脈血管內(nèi)血流動力學(xué)參數(shù)的有效手段。在脈動流條件下，人體胸主動脈內(nèi)血流流場比較復(fù)雜，復(fù)雜的血管幾何模型對流動方式有影響。通過仿真模擬對比分析，印證了胸主動脈弓狹窄部彎側(cè)在心動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)域長時間的高切應(yīng)力可能導(dǎo)致血管彈力板層的破壞，才導(dǎo)致假腔瘤壁進一步破裂?；贑T掃描