动脉瘤射频导管消融中多物理场耦合的计算与实验研究

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1、中文图书分类号：R318密级：公开UDC：620学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：动脉瘤射频导管消融中多物理场耦合的计算与实验研究论文作者：郭雪梅学科：生物医学工程指导教师：南群副教授论文提交日期：2015年6月UDC：620学校代码：10005中文图书分类号：R318学号：S201215047密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：动脉瘤射频导管消融中多物理场耦合的计算与实验研究英文题目：NUMERICALSIMULATIONANDEXPERIMENTRESEARC

2、HOFRADIOFREQUENCYCATHETERABLATIONFORTHETREATMENTOFARTERIALANEURYSM论文作者：郭雪梅学科专业：生物医学工程研究方向：生物力学与仿真工程申请学位：工学硕士指导教师：南群副教授所在单位：生命科学与生物工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它

3、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：郭雪梅日期：2015.6.28关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：郭雪梅导师签名：南群日期：2015.6.28摘要摘要动脉瘤作为一种常见而危险的心脑血管疾病是医学领域的研究热点，特别是复杂动

4、脉瘤的治疗是一个富有挑战性的医学问题。近年来动脉瘤的介入治疗术以其创伤性小、费用低、疗效好等特点已被广泛应用于临床。但对于复杂的动脉瘤，介入治疗会出现支架脱落、生物相容性问题及动脉瘤破裂等严重的并发症。射频导管消融是将很细的导管从颈部、大腿根部植入血管内，到达心脏等靶组织，然后释放射频电流，从而对“病灶”进行一次性的消融。本课题将介入式热疗方法和动脉瘤栓塞机理结合起来，基于射频导管消融术提出了一种新的方法治疗动脉瘤，即采用射频导管消融使动脉瘤瘤腔内的血液快速凝固，形成血栓，阻止血液流向动脉瘤腔内，进而逐步纤维化，最终导

5、致动脉瘤萎缩，从而达到治疗动脉瘤的目的。为了证明该方法的可行性，本研究通过有限元数值仿真和离体模型实验两种方法进行验证。在二维和三维模型的情况下进行数值研究，分别研究了不同治疗参数（包括不同激励方式、电极形状、消融方式等）对动脉瘤射频消融的温度场、流场的影响，分析消融范围是否适合动脉瘤的治疗。数值仿真的结果表明：在直管动脉瘤三维模型中，温度场呈圆形，在加热200s，电场强度为15V/mm时，最高温度为101.52℃，动脉瘤腔的绝大部分都被60℃轮廓图所包围，但动脉瘤左侧的小范围的动脉壁与组织也被60℃轮廓图所涵盖，可能

6、会造成小范围的组织损伤。电极存在时，血管内有电极处的血流速度升高0.04m/s左右，无电极处的流场速度降低0.1m/s左右。瘤腔内的流速较低有利于动脉瘤瘤腔内温度升高，60℃轮廓图的形状有利于动脉瘤腔内的血液凝固，这从温度场与流场两个方面证明射频消融治疗动脉瘤的可行性。同时本研究利用三维打印构建了理想的三维模型，经过二次倒模得到透明的三维模型。利用微波消融仪自带的水泵创建循环系统，进行离体模型实验，观察动脉瘤的温度上升状况。研究表明，当天线在动脉瘤口颈处时，瘤腔内温度上升较小，在40W和60W，5min时，都约为1.6

7、℃左右；80W时上升高于4℃。当天线在动脉瘤腔内时，瘤腔内的温度上升较快，在40W，5min时，为8℃左右，并且随功率的升高，温升变化不大。当天线在动脉瘤腔内时，在三种功率下温度都上升11℃左右，温度上升较大，有利于动脉瘤的消融。本研究表明类圆形的动脉瘤适合利用射频消融方法进行治疗，且在激励为15V/mm，消融时间为200s时，温度场既能覆盖整个动脉瘤又对外部组织损伤较I北京工业大学工学硕士学位论文小且对动脉内的血流动力学状况影响较小，可以作为动脉瘤射频消融的最优治疗参数。在载瘤动脉为弯管时及囊状动脉瘤时，可以利用

8、射频消融联合支架来进行动脉瘤的治疗。关键词：动脉瘤；射频消融；温度场；有限元仿真-II-AbstractAbstractAneurysmhasbeenaresearchfocusasacommonanddangerouscardiovascularandcerebrovasculardisease,especiallythetre