顱頸動脈植入支架后的血流動力學數值模擬與PIV實驗研究.pdf

1、本文選擇顱部動脈支架植入血流動力學這一醫(yī)工交叉研究課題作為主要研究對象，采用動力工程及工程熱物理學科領域中的流體動力學研究方法，如全三維非定常流動數值模擬技術（兩相流）、激光粒子圖像速度場測試技術（Particle Image Velocimetry, PIV）等，對顱部動脈狹窄與顱內動脈瘤這兩種典型疾病在支架植入后的血流動力學進行了系統(tǒng)的研究分析。針對血流動力學數值模擬結果，采用血流動力學醫(yī)學指標對支架植入后的影響進行了系統(tǒng)的對比分析

2、。
　　研究采用基于雙歐拉模型的多相流數值模擬技術，重點對動脈支架植入前后的血流動力學變化進行了分析，并完成了流場實驗驗證。主要研究內容有：
　　1)頸動脈狹窄支架植入血流動力學的數值模擬和分析：在頸動脈狹窄的支架植入治療研究中，分別對正常、狹窄80％、支架擴張90%與支架擴張110%頸動脈統(tǒng)計模型的血流動力學進行全三維建模與數值模擬，通過局部流速、沖擊力、壁面切應力、壁面壓力、粒子滯留時間與區(qū)域等血流動力學指標對支架擴張效

3、果與再狹窄可能性進行預測，并依據正常動脈的血流動力學指標選出最為合適的擴張比例；為了研究支架在臨床中的實際使用效果，特對一例真實病例在支架植入擴張手術前后的血流動力學變化進行了數值模擬，預測了該擴張比例術后再狹窄的可能性。
　　2)顱內動脈瘤支架植入血流動力學的數值模擬和分析：研究了低孔隙率支架在顱內動脈瘤中應用的可行性，分別考察了不同孔隙率（80%、70%、60%）與網絲結構（圓形與方形）的支架對顱內動脈瘤內各項血流動力學指標所

4、產生的影響，結合臨床經驗與本文結果選出效果最好的支架結構；同時，為了驗證該結構支架在臨床中的實際效果，特選取一例真實顱內動脈瘤對支架植入前后的血流動力學進行分析，以此來預測支架在臨床使用中的實際栓塞效果。
　　3)動脈瘤全光學實驗模型及其內部流動實驗測量：選擇兩類動脈瘤模型，即側壁動脈瘤（簡化模型）和顱內動脈瘤模型（某真實病例），采用逆向工程技術與3D打印快速成型技術建立了全透明三維流道光學實驗模型，結合折射率補償技術成功地消除了

5、全三維復雜流道的光學畸變；采用激光粒子圖像速度場測試技術對模型內部流場進行了精確的實驗測量，相關實驗結果驗證了數值計算方法的正確性。在統(tǒng)計模型實驗中還考察了支架對動脈瘤內流動結構的影響。
　　動脈栓塞的形成及介入治療效果與血流動力學是密切相關的，不正常的血流動力學因素如血流速度、壁面剪切力、壓力分布等因素為血液中顆粒物的沉積提供了環(huán)境條件。由于血流動力學的研究與傳統(tǒng)流體力學的研究有許多相通之處，因此本論文將動力工程及工程熱物理學科