利用非均匀格子Boltzmann方法研究支架对颅内动脉瘤血流动力学的影响

摘要

颅内动脉瘤是危害人类身体健康的疾病之一，虽然目前还不清楚具体的致病原因，但血液动力学机制被认为是颅内动脉瘤形成、发展乃至破裂的主要因素，受到国内外学者的广泛关注。在临床治疗方面，植入支架的介入疗法取得了良好的治疗效果，相较于传统的手术方法具有风险小的特点。
　　格子 Boltzmann方法(LBM)是近年来迅速发展的一种流体系统建模和模拟的新方法，是介于流体的微观分子动力学模型和宏观连续模型之间的介观模型，兼具二者的优点。将LB方法与血流问题结合已被证实是一种有效的方法，但是对于支架具体形态、旋转、位置等特性没有深入的讨论，且对于支架的研究不够精准。非均匀格子Boltzmann方法是将格子Boltzmann方法与非均匀网格方法进行结合，同时可以准确捕捉变化剧烈区域的流场信息，因此可以兼顾计算精度和效率。
　　首先本文对二维动脉瘤模型进行模拟探讨，在二维情形中侧重血流动力学机制方面的探讨。其中包括探讨不同旋转角度的支架的作用差异，利用三角形的支架进行研究；探讨不同截面支架的作用效果，分析了三角形、圆形、正方形、长方形、梯形的不同作用效果，并给出最优的支架截面；探讨了支架的放置位置，提出一种基于贪婪规则的支架放置方法。
　　其次对三维情形下植入支架的颅内动脉瘤的血流情况进行模拟，主要侧重探讨具体动脉瘤模型下血流动力学信息的变化和支架的作用效果，展现动脉瘤内部的血液流动的真实情形。本文采用基于CUDA的图形处理单元GPU，有效结合格子Boltzmann的并行性，从而提高计算效率。本文的数值模拟结果在临床治疗上有一定的参考价值，为具体支架的设计提供指导。

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1.绪论

1.1.引言

1.2. 国内外研究现状

1.3. 文章的研究内容

2.非均匀格子Boltzmann方法

2.1. LBGK模型介绍

2.2. 非均匀网格的介绍

2.3. 边界条件的处理

3.支架对于颅内动脉瘤的模拟研究

3.1. 二维动脉瘤模型的介绍

3.2. 不同旋转角度支架对于颅内动脉瘤血液动力学的影响

3.3. 不同截面支架对颅内动脉瘤的血流动力学分析

3.4. 支架放置位置对颅内动脉瘤的血流动力学分析

4.三维模型中支架作用效果的探讨

5.总结与展望

致谢

参考文献

附录（攻读学位期间发表论文目录）