顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂危險(xiǎn)因素的血液動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬研究.pdf

1、本研究分為以下三個(gè)部分： 第一部分：病人特異性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤數(shù)值模型建立及血液動(dòng)力學(xué)分析 目的：基于腦血管三維旋轉(zhuǎn)造影資料，建立病人特異性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤數(shù)值模型，應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)的方法分析顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的多種血液動(dòng)力學(xué)特征。 方法：選取一例破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的腦血管三維旋轉(zhuǎn)造影資料，初步剪切、加工后，經(jīng)3DMAX軟件轉(zhuǎn)換、定標(biāo)，再通過(guò)GEOMAGIC進(jìn)一步切割、截取和光滑處理，所得結(jié)果在ANSYS CFD中建立有限元網(wǎng)格，即

2、數(shù)值模型。在一定的假設(shè)前提下，有限元網(wǎng)格在ANSYS CFX配置邊界條件后并進(jìn)行計(jì)算，得出顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的壁面切應(yīng)力、流線(xiàn)、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等多種結(jié)果，并對(duì)這些動(dòng)脈瘤血液動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)一步分析。 結(jié)果：根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以分析顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的多種血液動(dòng)力學(xué)特征：壁面切應(yīng)力分布特點(diǎn)、最大壁面切應(yīng)力、流線(xiàn)及流場(chǎng)基本特征、速度場(chǎng)、動(dòng)脈瘤內(nèi)血流方式、射入流速度及寬度、沖擊域位置及大小。從而更直觀清晰的認(rèn)識(shí)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。 結(jié)論：動(dòng)脈

3、瘤3DRA影像資料可以成功的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并用于病人特異性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤血液動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬研究。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)特征主要包括壁面切應(yīng)力、血流方式、速度場(chǎng)、射入流、沖擊域等參數(shù)。數(shù)值模擬這一方法可以使我們更深入和更直觀的認(rèn)識(shí)動(dòng)脈瘤區(qū)域的血液動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。 第二部分：破裂與未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤血液動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬配對(duì)研究 目的：通過(guò)數(shù)值模擬的方法，研究大樣本異體配對(duì)的破裂與未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)差異，得出破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力

4、學(xué)特點(diǎn)。 方法：選取連續(xù)12例未破裂動(dòng)脈瘤患者，并選取12例破裂動(dòng)脈瘤患者作為對(duì)照，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)主要為：性別一致、年齡差＜10歲、發(fā)病時(shí)間差距在1月之內(nèi)、動(dòng)脈瘤位置相仿，大小接近。兩組24例動(dòng)脈瘤患者的3DRA資料進(jìn)行數(shù)值模型建立并血液動(dòng)脈學(xué)特征分析，主要包括動(dòng)脈瘤最大壁面切應(yīng)力、射入流最大流速及寬度、沖擊域位置及大小和瘤內(nèi)血流方式。兩組患者動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)進(jìn)行比較并得出統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果。 結(jié)果：兩組動(dòng)脈瘤中寬頸動(dòng)脈瘤比例均為8

5、3.3％(10/12)。異體配對(duì)破裂與未破裂動(dòng)脈瘤組最大壁面切應(yīng)力無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.791)，但大多數(shù)破裂動(dòng)脈瘤較未破裂者壁面切應(yīng)力分布更不均勻。兩組射入流寬度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.716)，破裂動(dòng)脈瘤組射入流的最大速度大于未破裂動(dòng)脈瘤組(P=0.031)。破裂動(dòng)脈瘤組沖擊域小于未破裂動(dòng)脈瘤組(P=0.001)，但兩組沖擊域位置無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P接近1)。破裂與未破裂動(dòng)脈瘤組瘤內(nèi)的血流方式無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，(P=0.195)。 結(jié)

6、論：顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂與動(dòng)脈瘤及載瘤動(dòng)脈的血液動(dòng)力學(xué)特征有關(guān)，破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤較未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤具有更大的射入流最大速度、更小的沖擊域。 第三部分：顱內(nèi)多發(fā)動(dòng)脈瘤破裂危險(xiǎn)因素的血液動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬配對(duì)比較 目的：通過(guò)數(shù)值模擬的方法，研究大樣本同體配對(duì)的破裂與未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)差異，得出破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。 方法：在連續(xù)87例多發(fā)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤伴蛛網(wǎng)膜下腔出血的患者中，篩選出可明確判斷破裂與未破裂動(dòng)脈瘤2

7、0例，并行同體一對(duì)一配對(duì)，20例動(dòng)脈瘤患者的40枚動(dòng)脈瘤3DRA資料進(jìn)行數(shù)值模型建立并血液動(dòng)脈學(xué)特征分析，主要包括動(dòng)脈瘤最大壁面切應(yīng)力、射入流最大流速及寬度、沖擊域位置及大小和瘤內(nèi)血流方式。兩組動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)進(jìn)行比較并得出統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果。 結(jié)果：兩組動(dòng)脈瘤中寬頸動(dòng)脈瘤比例均為95％(19/20)。同體配對(duì)破裂與未破裂動(dòng)脈瘤組最大壁面切應(yīng)力無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.985)，但大多數(shù)患者破裂動(dòng)脈瘤較未破裂者壁面切應(yīng)力分布更不均勻。兩組

8、射入流寬度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.917)，破裂動(dòng)脈瘤組射入流的最大速度大于未破裂動(dòng)脈瘤組(P=0.002)。破裂動(dòng)脈瘤組沖擊域小于未破裂動(dòng)脈瘤組(P＜0.0001)，但兩組沖擊域位置無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.795)。破裂動(dòng)脈瘤組瘤內(nèi)的血流方式較未破裂動(dòng)脈瘤組更復(fù)雜，(P=0.0007)。 結(jié)論：破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤較未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤具有更大的射入流最大速度、更小的沖擊域和更復(fù)雜的瘤內(nèi)血流方式。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤壁面切應(yīng)力的高低交替及劇烈的梯度變