摘要：

由于生產力的發展,人們的物質條件更為豐富多樣,生活方式習慣的變化,以及醫療科技的進步,心血管疾病的檢出率逐年增高,其中B型主動脈夾層是其中具有代表性的心血管疾病.B型主動脈夾層發生在降主動脈,血管內膜被撕裂形成破口,撕裂的內膜將正常血管一分為二,形成真腔與假腔兩個血流腔道.目前針對B型主動脈夾層的大量研究中,對主動脈夾層的長期演變機理及其對心血管病變的影響大多依賴臨床數據收集,無法進行有效的推斷和預防.大量研究表明血流動力學與B型主動脈夾層的發生發展有著密切的聯系.利用計算機數值仿真模擬血液流體力學分析是探討血流動力學在B型主動脈夾層發生發展治療中的重要研究手段,但根據人體CT掃描圖像進行B型主動脈夾層三維建模的難度較大.針對目前研究的B型主動脈夾層三維仿真模型種類單一,結構簡單,無法代表真實人體血管的情況,本文基于真實的B型主動脈夾層患者CT醫學影像資料,利用醫學圖像提取軟件Mimics,采用布爾運算的圖像差值算法,實現了三維模型的空腔化以及種類的多樣化,建立了正常主動脈血管模型,術前兩破口以及以三破口為代表的多破口模型,術后封堵近端破口模型以及封堵遠端破口模型,共五種三維仿真模型.在研究探討了血液流場數值計算以及有限元邊界加載的基礎數學模型理論的基礎上,利用流體力學有限元仿真分析軟件對建立的五種模型進行流速流線,壁面壓強及壁面剪切應力的分析.本文的研究成果如下:(1)提出了基于真實CT醫學影像資料的布爾運算圖像差值算法的三維建模及仿真技術,該技術可實現CT醫學影像的仿真模型構建及模型的空腔化.利用伯努利原理驗證其有限元仿真的結果,證明了利用Mimics軟件基于真實CT醫學影像資料構建三維模型的可行性,真實性以及有限元仿真的可靠性.(2)兩破口以及多破口的術前B型主動脈夾層有限元仿真結果表明,易在假腔的近端破口處形成紊亂的渦流,會繼續撕裂近端破口,且主動脈血管入口速度越大越容易形成紊亂的渦流.而真腔中不會出現紊亂的流線,血流流線平順規則.(3)兩破口與多破口的B型主動脈夾層有限元仿真分析發現,多破口的主動脈夾層的真假腔的流速差,壁面壓強差較小,壁面剪切應力分布更均勻;兩破口B型主動脈夾層真假腔的流速差,壁面壓強差較大,壁面力學載荷分布不均勻,假腔會持續擠壓真腔,使真腔進一步變窄,導致假腔擴大或形成新的破口,即兩破口B型主動脈夾層有向多破口B型主動脈夾層發展的趨勢.(4)針對典型的兩破口 B型主動脈夾層,分別通過有限元分析封堵近端破口以及遠端破口兩種方案.結果表明應優先選擇封堵近端破口,封堵近端破口后假腔內的壁面壓強以及壁面剪切應力均降低,有助于使假腔隔離并血栓化,改善恢復真腔的供血功能.而封堵遠端破口,雖然假腔內無法形成血流通路,但導致假腔內壓強增大,有擴大假腔形成新的破口的風險.

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總結

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