冠状动脉局部血流动力学分析及对斑块影响的可行性研究

摘要

背景:
　　冠状动脉粥样硬化好发于具有特殊几何构型的血管部位,提示血流动力学参数在粥样硬化形成和发展中起到重要作用。目前计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术已成为血管内血流动力学研究的重要手段。以往的CFD研究大多是基于理想血管模型和实体硅胶模型,在给定的简化假设条件下进行数值模拟。现今我们可以基于个体化冠脉CTA图像更为准确、直观地模拟个体冠状动脉内的血流状态,探索冠状动脉粥样硬化斑块形成机制以及预测斑块破裂、出血和进一步血栓形成的风险。
　　目的:
　　探讨以CT图像为基础,应用CFD技术构建个体化人冠状动脉血流动力学模型的方法,对真实人体血管局部进行血流数值模拟,探索冠状动脉局部具体的血流动力学参数分布情况及冠状动脉粥样硬化病变形成、发展的血流动力学机制,以及血流动力学参数对斑块生长、破裂、血栓形成等转归的预警作用。
　　方法:
　　(1)选取两名在解放军总医院就诊行冠脉CTA检查的人员数据,获得DICOM格式CTA数据,以CT图像为基础进行冠状动脉局部三维几何建模。
　　(2)应用CFD软件对三维血管模型进行面网格及体网格划分,建立有限元模型。
　　(3)应用有限体积法软件对有限元模型进行血流数值模拟,获得血流动力学参数。
　　(4)将运算结果导入ANSYS软件进行后处理,得到可视化各参数分布图像,分析与粥样硬化形成及发展相关的血流动力学参数。
　　结果:
　　(1)获得个体化左冠状动脉局部血管模型及详细的血管内血流动力学参数,将血管内部的血液流场、壁面压力(wall pressure,WP)、壁面切应力(wall shear stress,WSS)分布以图像形式直观地表示出来。
　　(2)正常前降支血管内各参数呈不规则分布,在血管弯曲分叉部位靠近管壁处血流明显减速,血管发出分支区域管壁内侧出现高WP、WSS分布,而这些区域对侧血管壁对应出现不均匀的低WP、WSS分布。
　　(3)左冠状动脉血管狭窄段血液流速加快,WP降低,WSS增高,且在狭窄邻近区域出现低WSS区、较高的WP及血液湍流区域。
　　结论:
　　(1)以CT图像为基础的三维重建技术是建立人体血管几何模型的有效方法。
　　(2)血流速度及方向的改变与冠状动脉粥样硬化形成及发展相关。
　　(3)低壁面压力与冠状动脉粥样硬化形成及已狭窄部位斑块进展相关。
　　(4)低壁面切应力与冠状动脉粥样硬化生成、发展及进一步破溃、血栓形成相关。
　　(5)CFD技术是在体评价人冠状动脉内血流动力学状况与冠状动脉粥样硬化病变关系的有效方法。

目录

封面

声明

目录

主要英文缩略词表

中文摘要

英文摘要

前 言

正 文

第一部分正常冠状动脉局部血流动力学数值模拟及参数分析

资料与方法

结果

讨论

结论

第二部分冠状动脉狭窄处血流动力学数值模拟及参数分析

资料与方法

结果

讨论

结论

总结

研究局限性

参考文献

文献综述

攻读学位期间发表文章情况

致 谢