下肢動脈狹窄的計算流體力學(xué)模擬與分析.pdf

1、目的：近年來，隨著我國居民生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的變化，下肢動脈硬化閉塞癥的發(fā)病率呈逐年升高的趨勢，并已成為危害人民健康的主要疾病之一。對下肢動脈疾病發(fā)病機制的研究由來已久，動脈粥樣硬化、血栓形成等是其最主要的致病因素，它們與血管內(nèi)血液的流動變化有著密切關(guān)系。
　　 本研究的主要目的就是對由于下肢動脈粥樣斑塊引起的血管狹窄進行血液動力學(xué)的計算流體力學(xué)模擬及分析，構(gòu)建下肢動脈粥樣硬化的血流動力學(xué)模型，再利用計算流體力學(xué)的方法，來

2、研究動脈內(nèi)血液流動的問題，并對計算結(jié)果進行可視化分析。
　　 材料與方法：選取典型下肢動脈狹窄患者一名，男性，48歲，172cm，71kg。使用GE公司的16排螺旋CT，非離子型造影劑采用加拿大生產(chǎn)的安射力碘佛醇注射液（每100mL含35g碘佛醇），掃描范圍自腹主動脈分叉處至踝關(guān)節(jié)，得到520幅1.25mm層厚的二維CT圖像，將CT掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式存入到可讀寫光盤中。
　　 本實驗用到的軟件包括MIMICS14.

3、0、Geomagic9.0、ANSYS11.0。
　　 將DICOM文件導(dǎo)入MIMICS14.0軟件，對原始圖像進行蒙皮、閾值分割、光滑等步驟，生成所需的直血管局部有粥樣斑塊的三維立體模型，此時生成的立體模型是實心的管道，然后再用一個MIMICS14.0中特有的功能，生成空心的管道。再以點云的形式輸入逆向工程軟件Geomagic9.0中，進行光滑處理生成實體模型，以IGES格式導(dǎo)入到有限元分析軟件ANSYS11.0中去。利用AN

4、SYS11.0中的Workbench得到血管的有限元模型。
　　 利用ANSYS11.0中的icem CFD模塊進行立體網(wǎng)格劃分，生成下一步流體力學(xué)分析模塊可以識別的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。最后利用CFX模塊進行流體力學(xué)的條件加載，假設(shè)血管為剛性管道，無形變，血流為勻速定常流，實驗流體為血液。入口速度為0.56[m s^-1]，求解得到血管模型的血液流速變化圖、壓力變化圖及血流流線圖。
　　 結(jié)果：
　　 1．得到了真實的下肢

5、動脈血管的三維有限元分析模型，在此模型上我們可以進行所需的各種流體力學(xué)實驗，可以反復(fù)使用，方便、可靠。
　　 2．得到了血管局部狹窄模型的血液流動變化的可視化圖形，便于分析和討論。
　　 結(jié)論：通過計算流體力學(xué)模擬我們發(fā)現(xiàn)：
　　 1．血液流動在管腔無局部狹窄時表現(xiàn)為層流，各層流間流速不同，近管壁處速度最低，越近管軸，血流速度越快。
　　 2．管腔狹窄處流速增加。狹窄部位之近、遠(yuǎn)心端分別出現(xiàn)較明顯的血流減