腹主動脈瘤超聲多普勒信號的仿真研究.pdf

1、腹主動脈瘤(Abdominal Aortic Aneurysm，AAA)是指腹主動脈出現局部持久且大于正常腹主動脈直徑50％以上的擴張。大部分的AAA并不會破裂，而將伴隨患者終身;然而其一旦破裂，則將嚴重危及生命。因此，臨床上急需解決的問題是如何對AAA的病情（發(fā)展速度和破裂風險）進行正確的評估，從而幫助選擇合適的治療方案。本論文的工作旨在將超聲多普勒技術引入到AAA的病情評估當中，通過仿真的手段建立起AAA內超聲多普勒血流信號特征與影

2、響AAA發(fā)展和破裂的重要血流動力學因素間的對應關系，從而為臨床上客觀準確地評估AAA提供可靠的依據。
　　AAA內血流動力學環(huán)境的紊亂與AAA的發(fā)展密切相關，本論文利用AAA內血流的紊亂程度來從側面反映AAA的發(fā)展狀況。論文采用結合計算流體力學仿真結果的復雜超聲多普勒血流信號仿真平臺，對不同類型的理想AAA模型內不同區(qū)域血流速度分布及其對應的超聲多普勒血流信號進行了仿真，獲得了AAA不同形態(tài)下瘤體腔內復雜的血流分布狀況及與此對應的

3、超聲多普勒信號。通過對這些復雜血流條件下超聲多普勒信號的分析，提出了表征動脈瘤內血流紊亂程度的兩個聲譜圖參數:頻率振蕩指數(Oscillating frequency index，OFI)和平均瞬時頻率振蕩指數(Averaged transientoscillating frequency index，TOFI)。結果表明:這兩個特征參數的分析結果與仿真觀察得到的流體行為相吻合，可以較為準確地反映出采樣容積內血流的紊亂程度。通過對一例實

4、際的重建AAA模型進行仿真，驗證前述基于理想模型仿真結果提出的聲譜圖特征的有效性。
　　直接作用于AAA瘤壁的切向壁應力(Wall Shear Stress，WSS)的異常是誘發(fā)內皮細胞功能紊亂的主要因素，其與AAA的形成與發(fā)展密切相關。本論文通過對WSS相關參數的評估來問接提供評估AAA破裂風險所需的信息。采用流固耦合(Fluid StructureInteraction，FSI)的仿真手段，對AAA是否累及前、后分支血管這一形

5、態(tài)特征對于AAA的瘤壁受力狀況的影響進行了研究。通過對感興趣區(qū)域進行超聲多普勒信號仿真，獲取了對應的超聲多普勒信號。通過對超聲多普勒血流信號進行分析，提取了可以反映平均切應力(Time Averaged Wall Shear Stress，TAWSS)和切應力振蕩指數(OscillatoryShear Index，OSI)的相關特征參數。相關性分析表明:提出的特征參數能夠定性地表征TAWSS和OSI，從而為非接觸獲取瘤體壁面參數提供了一

6、種可能的方案。本論文對上述方法在重建的AAA模型中進行了仿真驗證，結果顯示:上述由聲譜圖中提取的參數在復雜的重建模型條件下依然能夠很好地反映對應區(qū)域的TAWSS和OSI，從而為評估AAA的風險提供了可靠的參考指標。
　　本論文還針對腹主動脈腔內隔絕術中支架移植物應用的兩個具體問題進行了仿真研究。通過仿真不同形態(tài)結構的跨腎動脈裸支架植入后的血管壁受力狀況，研究了不同支架結構對血管壁力學環(huán)境因素的影響，討論了各種結構的性能優(yōu)劣。結果顯

7、示:在保證支架牢固固定的前提下，裸支架‘V’型單元數越少，金屬支架的路徑長度越短，金屬裸支架紋理處WSS的突變區(qū)域面積越小;從WSS和切應力梯度(Wall ShearStress Gradient，WSSG)的分布來看，裸支架的兩種前端結構（A型和B型）并沒有顯著的差異。通過計算流體力學的仿真分析，本論文發(fā)現對于發(fā)生于近端的Ⅰ型內漏，內漏區(qū)域的大小對瘤腔內血流分布有顯著的影響。基于此現象，本論文提出了兩個超聲多普勒信號的特征參數，用以表