本文關鍵詞：基于CFD的頸動脈粥樣硬化血流動力學研究及影響因素分析

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【摘要】：心血管疾病是威脅人類健康與生命的頭號殺手,而動脈粥樣硬化是諸多心血管疾病的重要共同病因之一。頸動脈分叉是人體中動脈粥樣硬化的易發(fā)部位,旦發(fā)生病變,輕則導致腦缺血而出現(xiàn)各種神經(jīng)系統(tǒng)受損的癥狀,重則導致中風甚至腦梗死。相關研究已經(jīng)證實,低壁面切應力、振蕩的壁面切應力、長粒子滯留時間等血流動力學因素,與動脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關。因此,準確獲取個體頸動脈的上述血流動力學參數(shù),對于頸動脈粥樣硬化損傷的預測具有重要意義。本文運用醫(yī)學影像三維重建技術(shù)構(gòu)建了解剖上真實和精確的人體正常頸動脈分叉三維實體幾何模型,基于流體力學相關理論,采用CFD軟件對頸動脈分叉血管中的生理真實脈動血流進行了瞬態(tài)數(shù)值模擬,結(jié)合動脈粥樣硬化力學生物學發(fā)病機制的相關理論具體分析發(fā)現(xiàn)：頸動脈竇起始段外側(cè)壁和頸外動脈起始段外側(cè)壁各有一塊較大的區(qū)域在整個脈動周期的時間平均壁面切應力很低,TAWSS值在0.4Pa以下,且切應力在脈動周期內(nèi)振蕩劇烈,OSI最大值達0.458,另外,這兩處在心縮期下降階段和心舒期因產(chǎn)生流動分離而形成了較大范圍的低速流動區(qū),同時還伴隨著二次流,血細胞、血小板以及脂質(zhì)顆粒等物質(zhì)容易在這兩處長時間滯留甚至附壁沉積,形成粥樣硬化斑塊的可能性較大。模擬了不同粘度的血液在頸動脈分叉血管中的生理脈動流,分析研究了血液粘度改變對頸動脈粥樣硬化斑塊形成的影響,研究發(fā)現(xiàn)：在正常生理指標范圍內(nèi),隨著血液粘度的增大,整個頸動脈分叉血管壁面所受切應力水平有一定程度的升高,局部所受的剪切力振蕩更加劇烈且作用部位更加集中,流場中的二次流有一定程度的減弱,而分離區(qū)范圍大小幾乎不受影響,綜合考慮認為血液粘度的增大會在一定程度上提高頸動脈形成粥樣斑塊的風險。模擬了不同流量情況下頸動脈分叉血管中的生理脈動血流,分析研究了血流量改變對頸動脈粥樣硬化斑塊形成的影響,研究發(fā)現(xiàn)：隨著血流量的增大,頸動脈分叉血管的低壁面切應力區(qū)域的范圍大幅減小,最低切應力的值明顯提高；受振蕩的壁面切應力作用的區(qū)域范圍逐漸減小,且頸動脈竇起始段外側(cè)壁和頸外動脈起始段外側(cè)壁的局部高OSI值區(qū)振蕩程度減弱、作用部位分散；流場中流動分離區(qū)范圍和二次流的強度有一定程度的增大,綜合考慮認為血流量增大會降低頸動脈形成粥樣斑塊的風險。
【關鍵詞】：頸動脈 動脈粥樣硬化 時間平均壁面切應力(TAWSS) 剪切振蕩因子(OSI) 流動分離
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R543.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 選題背景及研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外相關研究進展13-19
• 1.2.1 血流動力學國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.2 動脈粥樣硬化研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-22
• 第二章 基本理論及建模方法22-32
• 2.1 頸動脈分叉幾何模型22-27
• 2.1.1 頸動脈分叉簡化模型22-23
• 2.1.2 頸動脈分叉實體模型23-27
• 2.2 頸動脈血流動力學特點27-30
• 2.2.1 血液的組成及其流變特性27-28
• 2.2.2 血管壁結(jié)構(gòu)及其力學性質(zhì)28-29
• 2.2.3 流的脈動性29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 頸動脈分叉脈動流的數(shù)值模擬與參數(shù)分析32-46
• 3.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分32-33
• 3.2 控制方程及模型選擇33-34
• 3.3 邊界條件及求解設置34-37
• 3.4 計算結(jié)果分析37-44
• 3.4.1 時間平均壁面切應力37-39
• 3.4.2 剪切振蕩因子39-40
• 3.4.3 流動分離及二次流40-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 血液粘度改變對粥樣斑塊形成的影響分析46-56
• 4.1 數(shù)值計算46-47
• 4.2 血液粘度改變對壁面切應力的影響47-49
• 4.3 血液粘度改變對剪切振蕩因子的影響49-51
• 4.4 血液粘度改變對分離區(qū)及二次流的影響51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 血流量改變對粥樣斑塊形成的影響分析56-66
• 5.1 數(shù)值計算56
• 5.2 血流量改變對壁面切應力的影響56-59
• 5.3 血流量改變對剪切振蕩因子的影響59-60
• 5.4 血流量改變對分離區(qū)及二次流的影響60-63
• 5.5 本章小結(jié)63-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-74
• 攻讀碩士學位期間所獲成果74-76
• 致謝76-77
• 學位論文評閱及答辯情況表77

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1 張瑩;楊新健;王盛章;于紅玉;李海云;陳家亮;;帶子瘤顱內(nèi)動脈瘤的壁面切應力分析[J];山東醫(yī)藥;2009年02期

2 劉珊,丁祖榮;彎曲圓管入口段定常流動的三維數(shù)值模擬[J];醫(yī)用生物力學;2004年02期

3 喬愛科;劉有軍;;股動脈雙路搭橋的血流動力學仿真[J];中國生物醫(yī)學工程學報;2006年02期

4 劉賓;劉心悅;丁祖榮;;不同入口流量波形對頸動脈分叉壁面切應力的影響[J];醫(yī)用生物力學;2009年02期

5 喬愛科;劉有軍;張松;;S形動脈中的血流動力學研究[J];醫(yī)用生物力學;2006年01期

6 范照萌;康秀英;;頸動脈幾何形狀對動脈粥樣硬化形成的影響[J];北京師范大學學報(自然科學版);2013年01期

7 ;[J];;年期

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1 來文洋;基于CFD的頸動脈粥樣硬化血流動力學研究及影響因素分析[D];山東大學;2016年

2 吳昊;動脈壁面切應力的Hilbert-Huang變換及其應用[D];復旦大學;2008年

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本文編號：1095528