脑动脉瘤的血流动力学仿真.doc

脑动脉瘤的血流动力学仿真 学院：医学影像学院 专业：生物医学工程 班级： 11工程班 姓名： 孟祥敏 学号： 1110371022 脑动脉瘤的血流动力学仿真 脑动脉瘤是一种严重的脑血管疾病，它包括脑动脉的病变性扩张和削弱若果没有很好地治疗，将会破裂从生物力学的角度来看，血流动力学因素对动脉病变和栓塞起到重要作用瘤腔内的血流动力学现象一般依赖于瘤的几何结构、瘤的形成形状‘宿主动脉的特征、瘤口的尺寸及瘤腔的容积等每种几何类型都有其独特的血流动力学特征，而这些特征与瘤的破裂区域是紧密相关的1.研究目的分析在一个心动周期中脑动脉瘤的血液流动情形、压力和壁面切应力的分布和变化情况2.研究方法将血液流动模拟为在刚性管的绝热、不可压缩和非定长的牛顿层流脑动脉瘤的几何模型如图1所示，其中脑动脉血管被简化为S形的管子，管子的上游和下游是直径d=0.35cm互相平行的圆形直管道将动脉瘤构建成半径为1.5d的环形突起，为了尽可能精确地模拟血流情况，将动脉瘤的上游和下游管分别延伸20d的长度，以便得到完全展开的流动模型。

血液粘度为0.0035Pa.s；在体脉搏波的频率是1.25Hz;心动周期是0.8s；Womersley数位2.69，并且基于进口速度和脑血管直径峰值雷诺数为387.非定常脉动边界条件应用于模拟一个典型心动周期内的动脉瘤行为情况血管入口处的生理性脉动速度如图2所示3.研究结果及分析通过有限元方法来求解瞬态血流控制方程在每个心动周期里任意划分100个时间步进行迭代在模拟的初期迭代有许多误差出现，因此采用模拟3个心动周期的方法能够取得不受初始条件约束的周期性收敛结果选择6个相继的心动时刻来显示瘤腔内的流动（图2）分析瘤腔内的血流速度向量’压差及动脉瘤局部切应力情况3.1 流动情形在动脉瘤腔的血液流动速度明显低于在动脉中的速度，血液在动脉中流动的速度越慢，残留的血液在瘤腔内的时间就越长换言之，这种流动情形倾向于引起内部动脉瘤血栓的形成另一方面，在整个心动周期中，第2个动脉瘤的末端瘤口处事血流冲击的主要目标，因此血流动力学的改变及动脉瘤的增长可能主要发生在顺溜区域的第2个动脉瘤前端3.2压力压力在2个动脉瘤的分布极为相似，在第1个动脉瘤的压力稍大于第2个动脉瘤的压力，在一个心动周期大部分时间里高压力区域明显低于第2个动脉瘤的末端瘤口处。

这种局部的高血压可能导致局部动脉壁扩张和血流动力学切应力增高，因此，局部高血压看来是引起玩去动脉侧面上动脉瘤扩展并破裂的主要原因3.3壁面切应力在一个完整的心动周期内2个瘤腔的流动情形时非常相似的在2个动脉瘤囊上动脉曲线方向不同的曲率改变了流动情形，在一个心动周期内，漩涡改变了流动的广度和强度，在加速阶段得到减弱，并且在减速阶段得到加强同时，末端瘤口的压力梯度较大，这将加快此处的血流速度，从而使此处的壁面切应力增大。