計(jì)算流體力學(xué)在法魯氏四聯(lián)癥根治術(shù)后血流模擬中的應(yīng)用.pdf

1、法魯氏四聯(lián)癥（Tetralogy of Fallot, TOF）是紫紺型先天性心臟病中最常見(jiàn)的一種。其主要心內(nèi)畸形包括右室流出道梗阻、室間隔缺損、主動(dòng)脈騎跨以及右室肥厚。隨著診斷技術(shù)、手術(shù)技巧和圍手術(shù)期監(jiān)護(hù)水平的綜合提高，TOF 根治術(shù)后患者的預(yù)后明顯改善。然而，在術(shù)后隨訪中，相當(dāng)一部分的根治術(shù)后患者（5-25％）存在顯著問(wèn)題：如嚴(yán)重的肺動(dòng)脈瓣反流、三尖瓣反流、心功能衰竭、再手術(shù)以及惡性心律失常甚至猝死，這些均與右心室的功能不全有關(guān)。直

2、接來(lái)說(shuō)，術(shù)后近期和遠(yuǎn)期的效果關(guān)鍵在于TOF 外科糾治中根據(jù)肺循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)決定右室流出道補(bǔ)片的大小和位置，而且這與手術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)有著相當(dāng)大的關(guān)系。如何在術(shù)前針對(duì)患兒的具體情況制定個(gè)體化的手術(shù)方案是我們面臨的重要問(wèn)題，尋找一種定量的并且可以虛擬現(xiàn)實(shí)的方法成為解決這一問(wèn)題的有效途徑。計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics, CFD）就是這樣一種方法，它可以采用離散化的數(shù)值方法及電子計(jì)算機(jī)對(duì)流體進(jìn)行數(shù)值模擬和分析

3、的學(xué)科。隨著CFD 軟件的發(fā)展和影像學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使用CFD 方法對(duì)血管腔內(nèi)的血液流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬和分析成為可能。
　　 本研究利用醫(yī)學(xué)圖像處理軟件Mimics 對(duì)正常兒童，TOF 術(shù)前以及術(shù)后病人的核磁共振或計(jì)算機(jī)斷層掃描資料進(jìn)行圖像處理和三維重建，從而獲取所需結(jié)構(gòu)區(qū)域的三維構(gòu)型。利用軟件Hypermesh 對(duì)重建結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在軟件ANSYS-CFX 中，建立CFD 模型，并以血流量、血流速度和壓力等臨床測(cè)量數(shù)據(jù)作為出入

4、口邊界條件進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)的計(jì)算模擬。在ANSYS 后處理軟件中各血流進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了血管分叉區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征，各處管徑大小對(duì)血流的流動(dòng)特征以及能量損耗的影響。研究結(jié)果證明：利用CFD 方法對(duì)TOF 術(shù)前術(shù)后的肺動(dòng)脈干及其分支區(qū)域的血流進(jìn)行模擬，可以直觀反應(yīng)流場(chǎng)的流動(dòng)特征，并且可以通過(guò)虛擬的方式研究部分因素在此結(jié)構(gòu)區(qū)域的影響力，為臨床上提供的些許的建議。此外，通過(guò)TOF術(shù)前的血流動(dòng)力學(xué)的觀測(cè)，能對(duì)比的觀察術(shù)后的手術(shù)效果；通過(guò)術(shù)前虛擬手術(shù)