联合应用胎儿超声心动图STIC技术与计算流体力学(CFD)技术对胎儿主动脉峡部缩窄的血流动力学研究

摘要

目的:联合应用胎儿超声心动图时间-空间关联成像(STIC)技术和计算流体力学(CFD),对正常胎儿主动脉弓和动脉导管进行血流动力学的数值模拟探索研究,建立其三维CFD数字模型,并模拟主动脉峡部缩窄血流动力学模式,为深入了解其生物物理状态提供更详实的流体力学数据信息.rn 方法:采集胎儿超声心动图对正常胎儿主动脉弓及动脉导管的4D容积超声图像，使用4D View图像后处理软件，得到主动脉弓部及动脉导管的短轴及长轴连续超声断层图像，将其边界通过Havon软件提取后，通过CAD软件完成前述结构的三维几何数字模型重建，利用CFD方法全方位展示胎儿主动脉弓及动脉导管内血流压力、流线和壁面剪切力，同时模拟并演示主动脉峡部缩窄的复杂流动模式。rn 结果:通过胎儿超声心动图STIC技术提供主动脉弓及动脉导管的超声断层图像，可以经CFD技术实现胎儿主动脉弓及动脉导管的3D数值模拟。该CFD数值模拟显示主动脉弓部分支血管起始部的远心端、动脉导管汇入处及降主动脉起始段大弯侧壁存在明显的漩涡流动，并显示该处动脉内皮细胞承受的管壁压力、剪切应力和附近血流速度明显高于其它管壁。当主动脉峡部狭窄时，相应部分受力显著增高，与峡部直径间呈平方量级正相关增长趋势。rn 结论:基于胎儿超声心动图STIC技术的主动脉弓及动脉导管的多平面图像，能实现其内三维血流CFD数值模拟，主动脉峡部缩窄的数值模拟结果显示的复杂血流模式对其发病机制可提供血流动力学解释。