基于流固耦合分析方法的胸主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、目的:通過(guò)建立個(gè)體化胸主動(dòng)脈以及胸主動(dòng)脈瘤數(shù)字模型并對(duì)其進(jìn)行流固耦合分析,獲得壁應(yīng)力、管壁位移等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),研究胸主動(dòng)脈特殊的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn),為研究主動(dòng)脈夾層、主動(dòng)脈鈍性傷、胸主動(dòng)脈瘤等疾病的發(fā)生發(fā)展提供力學(xué)參考。
　　方法:(1)利用解放軍總醫(yī)院血管外科的兩名患者的DICOM(Digital imaging and communications in Medicine)格式的CT數(shù)據(jù)通過(guò)醫(yī)學(xué)數(shù)字重建軟件Mimics重建個(gè)體化

2、正常胸主動(dòng)脈數(shù)字模型以及胸主動(dòng)脈瘤數(shù)字模型。(2)將數(shù)字模型導(dǎo)入Geomagics和Solidworks兩種逆向建模軟件中生成模型的流體和固體部分,進(jìn)行曲面擬合并轉(zhuǎn)換格式。(3)利用有限元分析軟件Ansys14.5的CFX模塊和Transient Structural模塊組成流固耦合分析體系,設(shè)置統(tǒng)一的邊界條件,對(duì)以上兩種模型進(jìn)行流固耦合分析。(4)利用Ansys14.5自帶的CFD-POST后處理程序?qū)⒈趹?yīng)力、管壁位移以云圖形式直觀的

3、表示出來(lái),同時(shí)獲得在正常心動(dòng)周期內(nèi)胸主動(dòng)脈各個(gè)位置的壁應(yīng)力和管壁位移變化曲線(xiàn)。
　　結(jié)果:(1)應(yīng)用流固耦合分析方法對(duì)個(gè)體化正常胸主動(dòng)脈模型進(jìn)行有限元分析,得出模型在一個(gè)心動(dòng)周期的不同時(shí)刻內(nèi)的各種血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),特別是壁應(yīng)力以及位移的整體分布。在胸主動(dòng)脈的大彎側(cè)及小彎側(cè)取對(duì)稱(chēng)6對(duì)共12個(gè)點(diǎn),獲得壁應(yīng)力及位移的變化曲線(xiàn),對(duì)比大彎側(cè)和小彎側(cè)應(yīng)力和位移的變化。(2)應(yīng)用流固耦合分析方法對(duì)胸主動(dòng)脈瘤模型進(jìn)行有限元分析,得出此模型在一個(gè)心動(dòng)

4、周期的不同時(shí)刻內(nèi)的整體的壁應(yīng)力及位移的分布,并獲得了相應(yīng)位置的壁應(yīng)力、位移的變化曲線(xiàn)。
　　結(jié)論:(1)流固耦合分析方法除了能夠提供傳統(tǒng)剛性模型的各種流體相關(guān)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)外,還可以更加真實(shí)準(zhǔn)確地提供血管壁應(yīng)力和位移的分布情況,為研究血管的力學(xué)特性及主動(dòng)脈夾層、主動(dòng)脈鈍性傷、胸主動(dòng)脈瘤的發(fā)生發(fā)展提供參考。(2)個(gè)體化胸主動(dòng)脈模型升主動(dòng)脈小彎側(cè)壁應(yīng)力集中且波動(dòng)性大、位移及位移的變化均較大,可能與A型AD的發(fā)生有關(guān)。在主動(dòng)脈弓降段,