本文關(guān)鍵詞：左心室舒張早期功能模型評價方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：心血管疾病是危害人類生命健康最嚴(yán)重的疾病之一,且發(fā)病率呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。治療心血管疾病的費用也是十分巨大的,給整個國家、社會和患者的家庭帶來了沉重的負擔(dān)。已知人體年齡增加和心血管疾病危險因素會直接影響整個心血管系統(tǒng)的形態(tài)及力學(xué)性能。然而,由于心血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能十分復(fù)雜,簡單的觀測已經(jīng)不能滿足臨床早期和精確診斷的需要。隨著科技的進步和新技術(shù)的出現(xiàn),更多的數(shù)理模型方法已進入到心血管研究領(lǐng)域,為心血管的功能研究和創(chuàng)新突破提供了堅實的基礎(chǔ)。 實際上,心血管系統(tǒng)可以看成是以心臟為核心的力學(xué)系統(tǒng),其工作原理與心臟泵血機制及流體力學(xué)有很密切的關(guān)系。生物醫(yī)學(xué)研究人員在最新研究中提出,將心血管系統(tǒng)的力學(xué)模型、仿真計算模型應(yīng)用于早期精確診斷和治療方案的確立具有發(fā)展?jié)摿�。緊密結(jié)合臨床,應(yīng)用醫(yī)學(xué)影像技術(shù)(如CT,MRI,超聲)結(jié)合流體力學(xué)理論和先進的流場測試手段,建立以臨床病例(影像)為基礎(chǔ)的心血管生物力學(xué)模型與個體化手術(shù)方案,獲得感興趣的信息,量化和解釋測得數(shù)據(jù)并對某些生理現(xiàn)象進行預(yù)測分析,建立精確規(guī)范的心血管功能的無創(chuàng)檢測和分析方法,為臨床診斷提供更多的參考依據(jù)并提出個體化的治療方案。做到臨床與力學(xué)模型相結(jié)合,心血管系統(tǒng)建模與定量分析相結(jié)合,這是生物力學(xué)在心血管領(lǐng)域所應(yīng)實現(xiàn)的最終目標(biāo)。 已知舒張性心力衰竭(diastolic heart failure, DHF)臨床檢出率高。研究表明,舒張性心力衰竭是一組以具有心力衰竭癥狀和體征、射血分數(shù)正常而舒張功能異常為特征的臨床綜合征,很多心衰患者在左心室(LV)收縮功能正常時,舒張功能已表現(xiàn)異常。舒張功能異常通常會引起室壁僵硬度變化,心肌發(fā)生灶性損傷或纖維化使室壁僵硬度變大以致難以舒張。歐洲心臟病學(xué)會工作組已將室壁僵硬度納入DHF的診斷標(biāo)準(zhǔn)。目前評價舒張功能的方法包括多普勒超聲測量血流頻譜、等容舒張時間法、核素心血池顯像方法檢測左心室容積變化與壓力變化的關(guān)系來確定左心室腔僵硬度(dP/dV)�，F(xiàn)有方法還有一些缺陷和不足,如不能做到無創(chuàng)傷性、準(zhǔn)確測量心室容積難度大、實時性差等。本論文基于超聲心動圖的無創(chuàng)傷性、高幀頻、實時等技術(shù)特點,擬探索建立一種新的關(guān)于心臟功能描述建模方法。首先在臨床采集58例健康成人和17例左心室肥厚(LVH)患者超聲心動圖血流過二尖瓣E峰圖像,基于最小二乘法算法編制Matlab程序獲取血流過二尖瓣多普勒速度E峰輪廓。將左心室與振蕩器進行類比,通過數(shù)學(xué)方程將E峰圖像數(shù)值化,結(jié)合流體力學(xué)理論計算獲得舒張早期左心室P-V(壓力-容積)曲線,線性回歸斜率推導(dǎo)左心室壁僵硬度。應(yīng)用該模型對正常人和LVH患者的左心室壁僵硬度K值進行計算,并使用SPSS18.0軟件對K值和其他超聲、臨床參數(shù)的相關(guān)性進行統(tǒng)計。 結(jié)果顯對正常人和LVH患者K值計算結(jié)果敏感可靠(正常人：0.21±.047,LVH：0.42±0.09)。LVH患者左心室容積每搏變化量明顯減小。正常對照組各超聲參數(shù)、數(shù)值計算參數(shù)與左心室壁僵硬度相關(guān)性的分析表明,左心室壁僵硬度K與E峰的峰值速度呈正相關(guān),與DT(E峰減速時間)和IVRT(等容舒張時間)呈負相關(guān)。LVH組各超聲參數(shù)和數(shù)值計算參數(shù)與左心室腔僵硬度相關(guān)性的分析表明,E峰的數(shù)值參數(shù)c(E峰數(shù)值參數(shù))、IVRT. DT與左心室壁僵硬度K呈正相關(guān),其中與DT和IVRT呈高度正相關(guān)。該方法所得結(jié)果與已知理論具有較高的一致性,表明該左心室壁僵硬度力學(xué)模型是合理可靠的,能夠在一定程度上能夠彌補傳統(tǒng)方法上的不足,可對病情進行量化評價,為心血管系統(tǒng)的研究提供了一種新的方向。 本文的另一項任務(wù)是通過計算機對心臟進行有限元建模和流場計算仿真。使用超聲心動圖技術(shù)采集二維心尖四腔心切面的灰階圖像,通過Matlab軟件包編制的交互程序勾取左心室內(nèi)壁及二尖瓣的空間位置并獲取坐標(biāo)數(shù)據(jù),選用AutoCAD軟件包重建左心室二維圖像,ICEM CFD作為網(wǎng)格劃分技術(shù),在Fluent軟件包中進行仿真分析。分別將計算結(jié)果與本實驗室的基于數(shù)值積分理論的_左心室流場可視化技術(shù)獲得的結(jié)果進行對比,驗證該方法準(zhǔn)確性。結(jié)果表明血流快速進入左心室后形成渦流的位置和血流分別向兩側(cè)分流的位置都具有較高一致性,但是由于缺乏統(tǒng)一的定量工具,還不能夠?qū)Y(jié)果進行定量對比。為探尋心臟不同病變情況下左心室流場的特異性,使用該方法對正常人和擴心病患者的左心室血流動力學(xué)狀態(tài)進行了對比分析。 通過對比結(jié)果表明擴心病患整個左心室擴大,球形度增加,和正常人血流狀態(tài)存在明顯差異。和正常人相比擴心病患者的左心室內(nèi)平均血流速度偏低,擴心病患者左心室被最大血流速度僅為0.92m/s(正常人為1.5m/s)。正常人的血流速度等值圖分布較為對稱,擴心病患者則對左側(cè)二尖瓣產(chǎn)生較大負荷。而且兩者的渦流強度、渦流位置和渦流形成的時間都存在差異。左心室內(nèi)血流交匯處的形態(tài)也不相同,正常人為縱向分布,擴心病患者則是橫向分布,且流線散亂。 本論文的所有研究工作都是以常規(guī)超聲心動圖成像技術(shù)為基礎(chǔ),以臨床病例和采集的超聲心動圖圖像作為數(shù)據(jù)來源,建立功能模型和仿真模型展開后續(xù)對心血管系統(tǒng)的診斷的研究,將為心臟疾病的臨床診斷提供新的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：心臟 左心室舒張功能 力學(xué)模型 僵硬度 超聲心動描記術(shù) 流場
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R-33
【目錄】：

• 摘要6-9
• ABSTRACT9-14
• 第1章 緒論14-25
• 1.1 研究意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 心室?guī)缀涡螤?/span>16-17
• 1.2.2 心肌黏性17-18
• 1.2.3 心肌僵硬度18-20
• 1.2.4 心肌松弛型20-22
• 1.2.5 心室間的相互作用22
• 1.3 本論文主要研究工作22-24
• 1.4 本文的主要研究創(chuàng)新點24-25
• 第2章 左心室壁舒張早期僵硬度力學(xué)模型評價方法的研究25-40
• 2.1 心臟及循環(huán)系統(tǒng)的簡介25-29
• 2.1.1 心臟結(jié)構(gòu)及作用25-26
• 2.1.2 心臟的循環(huán)26-27
• 2.1.3 心臟的泵血機制27-29
• 2.2 左心室壁舒張早期僵硬度力學(xué)模型29-34
• 2.2.1 研究對象29
• 2.2.2 圖像獲取29
• 2.2.3 多普勒E峰圖像分析29-31
• 2.2.4 LV舒張早期容積每搏變化量和壓力31-33
• 2.2.5 統(tǒng)計方法33-34
• 2.3 左心室壁舒張早期僵硬度的計算34-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 左心室內(nèi)流體力學(xué)分析40-47
• 3.1 心臟模型的建立41-42
• 3.2 左心室網(wǎng)格劃分42-44
• 3.3 左心室流體動力學(xué)模型設(shè)置44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 左心室流場結(jié)果47-56
• 4.1 正常人左心室流場分析47-50
• 4.2 擴心病患者左心室流場分析50-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第5章 結(jié)論與展望56-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林亞華;景在平;趙志清;梅志軍;馮翔;馮睿;陸清聲;;人胸主動脈血液脈動流的三維數(shù)值分析[J];第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報;2006年08期

2 呂霞付,蔡紹皙;血液密度測量及其在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床中的應(yīng)用[J];國外醫(yī)學(xué).生物醫(yī)學(xué)工程分冊;2001年04期

3 陽躍忠;高血壓性左心室肥厚的病理意義及其逆轉(zhuǎn)[J];廣西師范大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版);1995年S1期

4 任志安;郝點;謝紅杰;;幾種湍流模型及其在FLUENT中的應(yīng)用[J];化工裝備技術(shù);2009年02期

5 古成中;吳新躍;;有限元網(wǎng)格劃分及發(fā)展趨勢[J];計算機科學(xué)與探索;2008年03期

6 范覺新,閆翠卿,張運,張梅,趙玉霞;無創(chuàng)技術(shù)估測左室心肌松弛時間常數(shù)的研究[J];臨床心血管病雜志;2003年12期

7 方紅榮;唐陶;章湘明;莊茁;;基于實驗的心肌被動力本構(gòu)模型[J];力學(xué)學(xué)報;2008年03期

8 唐陶;王世騏;裘鈞;莊茁;;心肌細胞大變形黏彈性模型及在實驗中的應(yīng)用[J];力學(xué)學(xué)報;2009年06期

9 鄂瓏江;吳效明;胡玉蘭;;心血管系統(tǒng)建模的研究進展[J];現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展;2008年08期

10 歐穎;張小兵;鄭鳴之;包家立;陳瑩瑩;沈岳;;左心室舒張功能評價方法的研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2010年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬楚云;VFM技術(shù)對擴張型心肌病患者心動周期不同時相左室腔內(nèi)流場的研究[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2011年

2 沈潔;超聲血流向量成像技術(shù)評價糖尿病前期左心室舒張期流場狀態(tài)[D];川北醫(yī)學(xué)院;2012年

  本文關(guān)鍵詞：左心室舒張早期功能模型評價方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：368172