脑动脉瘤的血流动力学仿真

《脑动脉瘤的血流动力学仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《脑动脉瘤的血流动力学仿真（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、脑动脉瘤的血流动力学仿真脑动脉瘤的血流动力学仿真学院：学院：医学影像学院医学影像学院专业：专业：生物医学工程生物医学工程班级：班级： 1111 工程班工程班 姓名：姓名： 孟祥敏孟祥敏 学号：学号： 11103710221110371022 脑动脉瘤的血流动力学仿真脑动脉瘤是一种严重的脑血管疾病，它包括脑动脉的病变性扩张和削弱。 若果没有很好地治疗，将会破裂。从生物力学的角度来看，血流动力学因素对 动脉病变和栓塞起到重要作用。 瘤腔内的血流动力学现象一般依赖于瘤的几何结构、瘤的形成形状宿主动脉 的特征、瘤口的尺寸及瘤腔的容积等。每种几何类型都有其独特的血流动力学 特征，而这些特征与瘤的破裂区域

2、是紧密相关的。1.研究目的分析在一个心动周期中脑动脉瘤的血液流动情形、压力和壁面切应力的分布和 变化情况2.研究方法将血液流动模拟为在刚性管的绝热、不可压缩和非定长的牛顿层流。脑动脉瘤 的几何模型如图 1 所示，其中脑动脉血管被简化为 S 形的管子，管子的上游和 下游是直径 d=0.35cm 互相平行的圆形直管道。将动脉瘤构建成半径为 1.5d 的 环形突起，为了尽可能精确地模拟血流情况，将动脉瘤的上游和下游管分别延 伸 20d 的长度，以便得到完全展开的流动模型。血液粘度为 0.0035Pa.s；在体 脉搏波的频率是 1.25Hz;心动周期是 0.8s；Womersley 数位 2.69，并

3、且基于进口 速度和脑血管直径峰值雷诺数为 387. 非定常脉动边界条件应用于模拟一个典型心动周期内的动脉瘤行为情况。血管 入口处的生理性脉动速度如图 2 所示。3.研究结果及分析通过有限元方法来求解瞬态血流控制方程。在每个心动周期里任意划分 100 个 时间步进行迭代。在模拟的初期迭代有许多误差出现，因此采用模拟 3 个心动 周期的方法能够取得不受初始条件约束的周期性收敛结果。 选择 6 个相继的心动时刻来显示瘤腔内的流动（图 2） 。分析瘤腔内的血流速度 向量压差及动脉瘤局部切应力情况。3.1 流动情形在动脉瘤腔的血液流动速度明显低于在动脉中的速度，血液在动脉中流动的速度越慢，残 留的血液在

4、瘤腔内的时间就越长。换言之，这种流动情形倾向于引起内部动脉瘤血栓的形 成。另一方面，在整个心动周期中，第 2 个动脉瘤的末端瘤口处事血流冲击的主要目标， 因此血流动力学的改变及动脉瘤的增长可能主要发生在顺溜区域的第 2 个动脉瘤前端。3.2 压力压力在 2 个动脉瘤的分布极为相似，在第 1 个动脉瘤的压力稍大于第 2 个动脉瘤的压力， 在一个心动周期大部分时间里高压力区域明显低于第 2 个动脉瘤的末端瘤口处。这种局部 的高血压可能导致局部动脉壁扩张和血流动力学切应力增高，因此，局部高血压看来是引 起玩去动脉侧面上动脉瘤扩展并破裂的主要原因。3.3 壁面切应力在一个完整的心动周期内 2 个瘤腔的流动情形时非常相似的。在 2 个动脉瘤囊 上动脉曲线方向不同的曲率改变了流动情形，在一个心动周期内，漩涡改变了 流动的广度和强度，在加速阶段得到减弱，并且在减速阶段得到加强。同时， 末端瘤口的压力梯度较大，这将加快此处的血流速度，从而使此处的壁面切应 力增大。