血流动力学几何多尺度方法及应用研究

发布时间：2017-05-02 00:08

  本文关键词：血流动力学几何多尺度方法及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：血流动力学被普遍认为是血管病变产生与发展的重要原因，并与血管手术的长期有效性密切相关。因此，血流动力学研究在临床上有很好的应用前景，特别是心血管的手术规划、预测医学、病理分析等方面。 目前，主要通过局部截断三维模型数值模拟的方法，获得临床所需的关键区域血流动力学特性。但这种方法所需的生理真实的边界条件较难获得，同时此方法也不能考虑局部血管结构改变与整体心血管循环之间的相互影响。最近，一些研究尝试采用手术局部三维（3D）和心血管系统集中参数模型（0D）相结合的几何多尺度方法，建立心血管系统的分析模型，以满足临床的需要。但是，几何多尺度的研究处在发展阶段，几何多尺度的计算方法也十分复杂且多样。 本研究主要关注血流动力学几何多尺度计算方法，研究商业血流动力学仿真软件与集中参数模型的耦合方式，并尝试将几何多尺度方法应用于临床问题，为几何多尺度方法在临床上的应用提供一定的理论依据。 本文具体研究内容包括：1.通过简化的集中参数模型和三维模型，介绍多维度模型间数据处理方式，实现了集中参数模型预测边界条件与几何多尺度方法。2.基于集中参数模型预测边界条件方法，研究伴随有单边肺动脉狭窄下不同的Glenn手术方式。从搭桥血管的吻合口结构和搭桥方向，提出了一个具有较好血流动力学的特性的Glenn手术方式。3.从临床获取主动脉缩窄病人的相关数据，建立了个性化几何多尺度的计算模型，预测病人的血流动力学特性，并与真实的临床参数进行对比。 研究结果表明：1.集中参数模型可以为三维模型的数值计算预测近生理的边界条件，但此种方法要求集中参数模型与三维模型具有一致的生理特性。而血流动力学几何多尺度的计算结果更符合生理实际参数，适用范围更广，有很好的应用前景。2.面对伴随有单边肺动脉狭窄的单心室病人时，上腔静脉吻合口处增加肺动脉狭窄方向的补片可以使Glenn手术获得较好的血流动力学特性，从而减小发生血管内膜增生、内皮细胞功能紊乱等问题的概率。3.基于血流动力学几何多尺度的计算方法，能够预测主动脉缩窄病人的血流动力学特性。同时，，利用流线图、等值面图等方式可以直观的展示血流的流动情况。 本研究展示了三维模型与集中参数模型耦合的几种方式，并尝试将几何多尺度模拟方法应用于实际问题，为计算流体力学的发展与应用奠定基础。
【关键词】：血流动力学 几何多尺度方法 左心发育不全综合征 主动脉缩窄
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.01
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 研究内容及研究目标14-15
• 1.3.1 研究内容14
• 1.3.2 研究目标14-15
• 1.3.3 拟解决的关键问题15
• 1.4 本文结构15-17
• 第2章 血流动力学数值模拟研究17-25
• 2.1 研究背景17-18
• 2.2 模型构建18-20
• 2.2.1 集中参数模型的构建18-19
• 2.2.2 三维模型构建19-20
• 2.3 计算方法和结果20-22
• 2.3.1 集中参数模型为三维模型预测边界条件20
• 2.3.2 几何多尺度计算20-22
• 2.4 讨论22-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 伴随单边肺动脉狭窄的 GLENN 手术数值模拟研究25-41
• 3.1 研究背景25-26
• 3.2 研究方法和研究内容26-34
• 3.2.1 模型和网格26-28
• 3.2.2 边界条件28-33
• 3.2.3 Glenn 手术的评价参数33-34
• 3.3 结果分析34-38
• 3.3.1 血流特性34-35
• 3.3.2 血液分流比和转化率35
• 3.3.3 壁面切应力35-37
• 3.3.4 震荡剪切系数和壁面切应力梯度37-38
• 3.4 讨论38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第4章 主动脉缩窄的血流动力学几何多尺度研究41-55
• 4.1 研究背景41-43
• 4.2 主动脉缩窄的模型构建43-47
• 4.2.1 集中参数模型构建43-45
• 4.2.2 几何多尺度模型构建45-47
• 4.3 计算方法的验证47-50
• 4.3.1 集中参数模型为主动脉缩窄病人预测边界条件47-49
• 4.3.2 几何多尺度计算49-50
• 4.4 计算结果50-53
• 4.4.1 舒张压与收缩压50-51
• 4.4.2 流线和压力51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 结论和展望55-59
• 5.1 结论55-56
• 5.2 展望56-59
• 参考文献59-65
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文65-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘有军,乔爱科,主海文,高松;颈动脉分支的血流动力学数值模拟[J];计算力学学报;2004年04期

  本文关键词：血流动力学几何多尺度方法及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：339902