血流动力学应用ppt课件.ppt

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1、颅内动脉瘤中血流动力学研究简介血流动力学在动脉瘤的病理形成和瘤内血栓生成方面起重要作用，虽然在基础实验和临床上都进行了相关的研究，尤其是体外实验已经进行了详细的血流动力学各项参数的模拟，但是这些研究多是基于理想化的动脉瘤模型或者实验动物动脉瘤模型，对于具体的临床病人价值不高，因此针对临床病人颅内动脉瘤进行的血流动力学个体化研究更有意义。简介由于技术手段的限制，目前无法对颅内动脉瘤患者实施血流动力学参数的在体检测。因此，应用(computationalfluiddynamics，CFD)建立颅内动脉瘤的三维实体动力学分析模型，分析瘤内血流运动模式及血流--瘤壁相互作用机制成为可靠的技

2、术手段。简介目前研究多应用计算流体力学(computationalfluiddynamics，CFD)来模拟进而获得动脉瘤内血液动力学的信息，以便更好的理解实际体内动脉瘤的血流动力学机理。其中动脉瘤内部的流速、压力、壁面剪切力等流体力学参数对动脉瘤病理生理机制非常重要，利用流利力学有限元分析方法能在体外对动脉瘤内部的血流情况进行数值模拟，观测瘤体内部血流动力过程。简介血流动力学研究中几个关键的概念：1、血流冲击力：其来自于血流的惯性力，垂直作用于血管壁。2、壁剪切力（wallshearstress，WSS）：WSS是血液流动时血流对血管壁的切向作用力，其作用方向平行于血管壁，大小与

3、血流速度有关，血流速度越快，血流速度梯度越大，血流产生的WSS也就越大*ShojimaM,OshimaM,TakagiK,etal.Roleofthebloodstreamimpactingforceandthelocalpressureelevationintheruptureofcerebralaneurysms[J].Stroke,2005,36:1933-1938.研究目的（1）基于影像DSA图像，应用医学软件MIMICS及有限元软件ANSYS能够实现个体化颅内动脉瘤血流动力学模拟，观察颅内动脉瘤的血流动力学变化。（2）探讨颅内动脉瘤的血流动力学特征与其发生、发展、破裂和复

4、发的关系。技术路线（1）基于MIMICS软件对颅脑DSA图像进行三维重建。（2）使用ANSYSICEMCFD进行网格化（3）采用计算流体动力学软件对研究对象重建模型进行稳态和非稳态数值计算（4)采用计算流体动力学软件研究对象重建模型进行非稳态数值计算对比分析手术前后的血流动力学变化技术路线一、血流动力学模型1控制方程假定血液是层流且为粘性的，不可压缩的牛顿流体。一般情况下的流体力学控制方程包括连续方程、动量方程和能量方程。本研究不考虑能量的传递，例如热量的传递等，因此不考虑能量方程。同时假设重力不计，控制流动的基本方程是不可压缩Navier--Stokes方程来控制2.边界条件将动

5、脉瘤壁设定为刚性，因此忽略了动脉瘤壁弹性和厚度对血流动力学结果的影响。血流和管壁之间没有滑动和穿透。3.数值计算NS方程组采用守恒形式的有限体积法来离散，时间采用隐格式，网格单元为四面体型网格。在每个网格节点周围构造控制体，通量通过位于两个控制体界面上的结合点来计算。技术路线二、动脉瘤三维实体重建模型建模环境：在微机的Windows平台下建立脑动脉瘤的三维有限元几何模型。1.原始数据采集：进行DSA造影，3D旋转取得血管影像，剪切无关血管，保留载瘤动脉和动脉瘤，将动脉瘤横断图切片以图片格式输出。2.将图片进行图像处理，使Ｍimics的横断图窗、纵切图窗、轴位图窗的血管影像能清晰完整

6、显示，进行三维重建。再对重建后的影像进行平滑处理。将三维模型导出为格式文件。3.划分网格：将上一步生成的格式文件导入ICEMCFD，用Block分块，并用O-Block法划分三维结构网格。4.医学3D图像生成及编辑处理软件Mimics，有限元分析软件ANSYS进行数据建模。建模结果以及数据化分析1.MIMICS重建颅内动脉瘤模型与DSA工作站重建模型对比MIMICS重建模型DSA工作站重建模型建模结果以及数据化分析2面网格模型与体网格模型网格模型面网格模型体网格模型建模结果以及数据化分析(1)壁面总压力不同注射速度壁面总压力比较建模结果以及数据化分析不同注射速度壁面剪切力比较(2)

7、壁面剪切力建模结果以及数据化分析不同注射速度血流流线图比较（3）血流流线图4.非稳态数值模拟结果进口条件4.非稳态数值模拟结果(1)壁面总压力t1t2t34.非稳态数值模拟结果(2)壁面剪切力t1t2t34.非稳态数值模拟结果t1t2t3（3）血流流线图4.手术前后模型数值模拟结果壁面总压力术前术后4.手术前后模型非稳态数值模拟结果壁面剪切力术后术前4.手术前后模型非稳态数值模拟结果血流流线图术后术前血流冲击力：可造成被冲击区域压力的增高，当血流的速度降低时，血液的机