頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄與高血壓對(duì)Willis環(huán)影響的流固耦合有限元分析.pdf

1、大腦Willis環(huán)(大腦動(dòng)脈環(huán))是建立大腦側(cè)支循環(huán)的重要結(jié)構(gòu)。Willis環(huán)中的前交通動(dòng)脈(AcoA)與后交通動(dòng)脈(PcoA)將大腦供血系統(tǒng)即左右兩側(cè)的頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)與基底動(dòng)脈系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。許多腦血管疾病的發(fā)生與發(fā)展都與Willis環(huán)血流動(dòng)力學(xué)有密切的關(guān)系。
　　 本文對(duì)Willis環(huán)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化與假設(shè)，建立了Willis環(huán)的流固耦合有限元仿真模型，主要研究頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄和高血壓兩個(gè)因素對(duì)Willis環(huán)的血流動(dòng)力學(xué)和血管受力的

2、影響，進(jìn)而對(duì)Willis環(huán)中的側(cè)支循環(huán)開放程度以及前后交通動(dòng)脈瘤的發(fā)生幾率進(jìn)行分析，為醫(yī)學(xué)研究腦側(cè)支循環(huán)開放的影響因素提供一定的力學(xué)依據(jù)，也為臨床診斷和治療腦血管疾病提供一定的參考。
　　 本文的主要工作是：
　　 1、利用核磁共振圖像得到Willis環(huán)中各血管的中心軸線模型，并根據(jù)文獻(xiàn)中完整Willis環(huán)的血管半徑與厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行正常情況Willis環(huán)幾何模型的三維重建。
　　 2、對(duì)正常情況下的 Willis環(huán)

3、三維幾何模型進(jìn)行修改，在左側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈(L-ICA)處人為設(shè)置軸對(duì)稱的狹窄模型，從而建立不同頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄率情況下Willis環(huán)的三維幾何模型。
　　 3、利用ANSYS軟件建立不同情況下的Willis環(huán)的三維有限元仿真模型，并對(duì)血管部分和血流部分分別進(jìn)行網(wǎng)格劃分。材料模型的選取為血液視為不可壓縮牛頓粘性流體，血管視為彈性體。
　　 4、在ANSYS軟件中對(duì)不同情況下的Willis環(huán)三維有限元仿真模型進(jìn)行流固耦合有限元計(jì)算，

4、研究頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄程度和高血壓兩個(gè)因素對(duì)Willis環(huán)中血流動(dòng)力學(xué)以及血管受力的影響。
　　 由模擬結(jié)果得到以下結(jié)論：
　　 1、單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄情況下，對(duì) Willis環(huán)的血流動(dòng)力學(xué)以及前后交通動(dòng)脈血管應(yīng)力進(jìn)行分析得到：
　　 (一)單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄時(shí)，Willis環(huán)中的前交通動(dòng)脈與狹窄側(cè)后交通動(dòng)脈側(cè)支代償都具有非常重要的作用。
　　 (二)當(dāng)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄率為50％時(shí)，Willis環(huán)側(cè)支開放；狹窄率為70

5、％時(shí)，開放的側(cè)支中血液流動(dòng)發(fā)生明顯變化，血液流速和流量都急劇增大；狹窄率為75％時(shí)，狹窄側(cè)大腦前動(dòng)脈A1段血流反向。
　　 (三)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄導(dǎo)致前后交通動(dòng)脈瘤的發(fā)生幾率增大，且前后交通動(dòng)脈瘤都發(fā)生在血管應(yīng)力較大的部位，其發(fā)生與血流動(dòng)力學(xué)變化有著密切的關(guān)系。
　　 2、對(duì)不同血壓情況下Willis環(huán)的模型進(jìn)行有限元分析得到：
　　 (一)血壓升高導(dǎo)致由單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄引起的Willis環(huán)中血流動(dòng)力學(xué)的不平衡加劇，