颅内动脉瘤计算流体动力学研究

摘要

据统计因血管类疾病而造成死亡占中国居民死亡原因的首位，而今后血管病患病人数仍将快速增长，由此可见应该充分意识到血管类疾病的危害，加强对血管疾病的基础研究同时要探索血管疾病治疗方法，具有十分重要的意义。
　　本文利用患者头部MRA扫描得到的数据分别建立载瘤动脉和正常动脉模型，利用Ansys Workbench软件对血管壁和血液进行瞬态流固耦合模拟。通过计算得到不同时刻二者血流速度、血管内壁面切应力分布、血管壁变形和应力情况，来预测动脉瘤生成和破裂位置。结果表明:不同时刻两个模型最大血流速度均发生在血管弯曲内侧，载瘤动脉中有旋涡流动，其流动方向在整个周期内均未变化，但大小和位置发生变动;在正常血管中弯曲部位壁面切应力与周围血管壁面切应力有很大不同，载瘤动脉中血液冲击动脉瘤下游侧的瘤颈处出现高壁面切应力，而瘤顶左右两侧存在较低的切应力;血管壁最大变形位置发生在血管弯曲位置，但并非是动脉瘤发生区域，说明不能通过动脉变形预测动脉瘤发生位置;动脉瘤中部VonMises应力较高，该区域应力值较附近瘤壁高出很多，动脉瘤上的血管属于病变血管，其血管弹性模量大，可以推测此动脉瘤在该处易发生破裂。
　　最后将不同网孔率的支架作为引流器置入载瘤动脉内，应用fluent软件进行稳态分析，从而得到支架网孔率对血液动力学因素的影响，结果表明:支架网孔率为82％和73％时，瘤内血流速度无明显变化，而当网孔率为64％时，瘤内血流明显减少同时流速降低明显，说明只有网孔率降低到一定程度支架才能起到隔离动脉瘤的作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 脑动脉瘤的研究历史与现状

1．3 研究内容与目的

第二章 血液流动基本原理

2．1 一维直管内稳态流动

2．1．1 刚性管壁情况

2．1．2 弹性管壁情况

2．2 一维非稳态脉动流动

2．3 常见血液模型

2．3．1 Casson模型

2．3．2 Bingham模型

2．3．3 Power-Law模型

2．3．4 Carreau模型

2．4 本章小结

第三章 颅内动脉瘤模型流固耦合数值模拟

3．1 流固耦合概述

3．1．1 血液模型的控制方程

3．1．2 血管壁模型的控制方程

3．1．3 流固耦合方程

3．2 颅内动脉瘤建模

3．2．1 数字模型建立

3．2．2 有限元模型建立

3．2．3 流体属性及边界条件设置

3．2．4 固体属性及边界条件设置

3．2．5 流固耦合设置

3．3 计算结果分析与讨论

3．3．1 血液流动分析

3．3．2 壁面切应力分布

3．3．3 血管变形分析

3．3．4 血管壁的Von Mises应力分析

3．4 刚性模型与弹性模型的对比分析

3．4．1 流线对比分析

3．4．2 壁面切应力分布对比分析

3．5 本章小节

第四章 支架网孔率影响颅内动脉瘤血液动力学分析

4．1 介入治疗背景介绍

4．2 几何模型与网格划分

4．4 结果

4．4．1 流动情况

4．4．2 壁面切应力分布

4．4．3 压强分布

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结与结论

5．2 工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文