颈总动脉狭窄两相流数值模拟分析
陈阳1
彭红梅1
张东威2
赵洪明1
张红娜3
1.028043 内蒙古自治区通辽市,内蒙古民族大学数理学院2.内蒙古民族大学附属医院神经内科3.028043 内蒙古自治区通辽市,内蒙古民族大学工学院
摘要：目的 探讨颈总动脉位置处不同狭窄程度对颈动脉内血液流速、血管壁面压力、剪切应力的影响,分析颈总动脉位置处狭窄对脑部供血影响的血流动力学方面原因.方法 采用内蒙古民族大学附属医院提供的1例53岁男性健康颈动脉二维CT数据,应用医学建模软件MIMICS20.0将二维CT数据进行三维医学重建,然后利用3-Matic Medical软件,在颈总动脉位置处进行25％、50％、75％狭窄程度的人为干预,得到颈总动脉位置处3种不同程度狭窄的颈动脉模型.在GEOMAGIC中进行模型的光滑处理,经过网格划分及边界条件设置后导入计算流体力学软件FLUENT14.5中,进行液(血浆)—固(红细胞)两相流血流动力学数值模拟.通过观察不同狭窄程度下速度流线图及矢量图(分别截取狭窄处、分叉处上游、分叉处下游及分叉末端处的a、b、c、d4个不同的横断面)中的血液流速及血液的涡旋流动现象、血管壁面压力及剪切应力的数值变化,为颈动脉狭窄疾病提供血流动力学支持.结果 观察速度流线图及速度矢量图可知,从颈动脉入口处流入血液保持狭窄处血管中间流速大、边缘流速小的特点,颈动脉窦处易存在血液的涡旋流动,且随着狭窄程度的增加,涡旋的面积及程度增大.在所取的4个横断面上,随着狭窄程度的增大,涡旋现象持续时间更长.颈总动脉狭窄自25％到50％过程中,血液流速、血管壁面压力及剪切应力扩大至近2倍;当狭窄程度由50％至75％过程中,血液流速扩大至3倍,血管壁面压力扩大至近10倍,剪切应力扩大至近4倍.结论 人为狭窄干预技术可以方便、快捷地获取目标模型,并可以在此基础上任意修改,可以为血流动力学研究及临床诊断提供良好的模型基础.颈总动脉狭窄程度由25％到50％时,血管壁面的力学性质发生一定变化;而从狭窄50％到狭窄75％时,血管壁面的力学性质呈指数形式上升.
关键词：颈总动脉狭窄医学模型三维重建人为狭窄干预技术两相流动计算流体力学
资助基金：国家自然科学基金(11362015)国家自然科学基金(82060816)新疆维吾尔自治区自然科学基金(2013MS0113)新疆维吾尔自治区自然科学基金(2018LH01005)
论文发表日期：2021-05-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 296-302 )
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