颈动脉分叉磁共振血管成像的计算流体力学研究初探

摘要

目的初步应用计算流体力学方法(Computationalfluid dynamics,CFD)结合MRA血管影像显示并分析在体颈动脉分叉的血流动力状态.方法选取2005年间3例志愿者,采用德国SIEMENS公司TRIO型3.0T磁共振仪,行颈动脉CEMRA检查,并行最大强度投影和表面遮盖重建,同时扫描所得原始图像经计算机处理后采用CFD方法计算并显示该段血管的血流动力学各项指标.结果(1)3例志愿者6条颈动脉分叉的血流速度平均值范围为0.03～0.56 m/s,颈外动脉内侧壁和颈内动脉外侧壁可见一高血流速度区域,范围分别为0.06～0.54 m/s和0.03～0.73m/s,球部可见低血流速度区,范围为0.02～0.18 m/s;颈动脉分叉区及颈内动脉和颈外动脉的近端均可见血液涡流与回流,其形态随心动周期的时相而变化,在收缩中晚期,上述区域的涡流与回流尤为显著.随着血流向颈内和颈外动脉远端流向,该涡流与回流逐渐消失.(2)血流绝对压、动态压、静态压和总压的平均值范围分别为101 080.50～101353.30 Pa、0.90～215.81 Pa、-244.45～28.33 Pa和-28.65～29.23 Pa;(3)管壁切应力平均值范围为0.37～9.21Pa,在颈动脉球部发现大范围的低切应力区,大小为0.23～0.28 Pa,颈外动脉外侧壁及颈内动脉内侧壁区存在一小范围低切应力区,分别为0.37～0.42 Pa和0.32～0.37 Pa.在分叉顶部呈高切应力.结论应用CFD方法结合MRA血管影像技术能计算并显示颈动脉分叉的血流动力学各项指标,并可显示血液的分流、涡流反流及切应力和压力等的时空分布情况,实现了颈动脉分叉血流动力学指标的个体化测定,是结合计算机学、影像学和血流动力学等的交叉学科技术,具有快捷、简便、准确和灵活等特点.