血管结构对血管机器人外流场的影响研究

血管结构对血流流动参数产生影响,也会对介入的血管机器人外流场产生影响。将螺旋驱动的血管机器人介入到实际血管的血栓变窄位置的下游、分叉位置的上游、弯曲位置的下游,通过两相流场数值模拟分析,发现不同的血管结构对血管机器人外流场影响不同。血流脉动速度上升时,血栓变窄位置流动会对血管机器人产生阻碍作用;分叉位置上游血流使血管机器人尾流低速区增大;弯曲位置下游血流使血管机器人近前部速度不均匀,尾部有较大区域的低速涡流区,会影响机器人运行;而且均是头部受到红细胞的剪切应力较大。血流脉动速度下降时,血栓变窄位置血流会对血管机器人产生助推作用;分叉位置上游血流会使血管机器人前端区域速度非均匀分布,会对血管机器人运行产生影响;弯曲位置下游血流使血管机器人头部低速区的范围较大,而尾部流速较高:除了分叉位置上游血流红细胞对血管机器人头部产生较大的剪切应力,其他两种结构下血流红细胞对机器人尾部剪切应力较大。     

兔腹主动脉狭窄血流动力学模型参数

目的:研究两种动脉狭窄模型下血管血流动力学参数,为临床评估动脉狭窄恶化程度提供参考.方法:根据动脉狭窄影像学的特点用计算机辅助设计技术(CAD)建立两种不同狭窄模型,采用计算流体力学(CFD)方法,在周期性脉动速度入流,刚性壁面及血液为牛顿流体的条件下,对一个心动周期内狭窄部位的流场进行数值模拟分析研究.结果和结论:动脉狭窄处近心端血流速度变大,剪切力变大,容易使狭窄处出现血栓,远心端血流速度降低,剪切力降低更容易加速狭窄的发展.     

弯曲动脉血管中血液流动对血栓形成的影响

血栓性疾病大多发生在弯曲和血管分叉的位置附近,其形成机制和原因比较复杂,目前的研究主要集中在临床病例的治疗护理方面.临床观测表明,动脉疾病的发病机制和病变发展与血流动力学特征(如流场分布、壁面剪应力等)密切相关.采用计算流体力学方法,从血流动力学角度研究了弯曲血管中血液流动的改变对血管栓塞形成的影响.主要从血流入口初始速度、弯曲曲率半径、血管管径及血液黏度方面研究血液流动对血栓形成的影响.同时结合相关医学病例.从多学科角度分析并验证医学研究中有关血管弯曲对血栓形成机理的猜测.     

肺动脉局部狭窄对血液流动的影响

采用临床检查的CT影像资料建立肺动脉物理模型,应用计算流体力学的方法,对5种不同程度肺动脉狭窄情况下的血液流动进行数值模拟。结果表明:随着肺动脉的狭窄程度加剧,狭窄部位的截面面积减小,其中心流速越来越大;近壁面低速流线越来越少,说明边界层变薄;窄后部位出现回流现象,且越来越剧烈;窄前压力逐渐升高,窄后压力逐渐降低,狭窄前后的压差单调增加;壁面剪切力较大的区域增大,狭窄处的剪切力单调增大。因此,肺动脉狭窄对血液流动状态及相关血液动力学参数产生了重要的影响。     

肺动脉局部狭窄对血液流动的影响

采用临床检查的CT影像资料建立肺动脉物理模型,应用计算流体力学的方法,对5种不同程度肺动脉狭窄情况下的血液流动进行数值模拟。结果表明:随着肺动脉的狭窄程度加剧,狭窄部位的截面面积减小,其中心流速越来越大;近壁面低速流线越来越少,说明边界层变薄;窄后部位出现回流现象,且越来越剧烈;窄前压力逐渐升高,窄后压力逐渐降低,狭窄前后的压差单调增加;壁面剪切力较大的区域增大,狭窄处的剪切力单调增大。因此,肺动脉狭窄对血液流动状态及相关血液动力学参数产生了重要的影响。     

复杂血管内两相流数值模拟

为了更全面的了解复杂血管内部流动状况,采用液固两相流模型和脉动速度入口条件,对分叉弯曲复杂血管内部两相流动进行模拟分析。通过对其压力、速度、流线、壁面剪切应力、红细胞体积浓度分布等流动参数分析,发现在血管弯曲和分叉区域,血液流动复杂,容易产生低速回流区或二次回流,而且剪切应力较低,红细胞体积浓度较高。     

中浓度纸浆流变特性的数值模拟

为了研究中浓度纸浆受到剪切力后的流动特征,找到中浓度纸浆在流变过程中的变化规律,对中浓度纸浆在剪切室内剪切流动进行了数值模拟.考虑气体和纤维对纸浆纤维悬浮液的流变特性的影响,将其定义为具有屈服应力和剪切稀化特性的赫巴流体,建立了数值模拟方法.分析了纸浆在不同剪切力作用下的屈服过程,以及屈服应力、表观黏度和剪切稀化指数等物性参数,不同剪切室外径等条件时的流变特性.结果表明:在剪切室内,随着转速的增加,纸浆黏度减小,屈服区域增大,随着剪切室外径增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;同转速时,随着屈服应力增大,纸浆黏度增大;随着表观黏度增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;随着剪切稀化指数增大,纸浆黏度减小,运动区域增大.     

基于两相流欧拉方法的中空纤维管血流动力学数值模拟

对人工肝中空纤维管内血液两相流动进行了三维数值模拟,研究了中空纤维管内血流速度分布、红细胞径向体积分数分布、黏度分布以及壁面条件对红细胞体积分数分布的影响.结果表明,红细胞在轴心附近处黏度高,在壁面处黏度低;红细胞流速略大于血浆流速;红细胞沿径向体积分数分布呈双峰状,随各截面与入口距离增加,邻近壁面处的红细胞体积分数逐渐减小,壁面处的红细胞体积分数逐渐增大;不同壁面条件下,壁面处的红细胞体积分数随所受升力减小而增大,远离壁面运动趋势减弱.     

彩色多普勒超声在精索静脉曲张诊断中的应用价值

目的:探讨彩色多普勒超声在精索静脉曲张诊断中的临床应用价值.方法:应用彩色多普勒诊断分析20条正常精索静脉和56条曲张精索静脉丛内径、静脉血流等观察项目,进行统计学分析.结果:对精索静脉曲张和正常对照组的血管内径、血流速度及返流持续时间进行测定,结果在精索静脉的血管内径、返流持续时间和返流速度上显示临床组与正常组之间均有明显差异(P<0.05).结论:应用彩色多普勒超声可为临床上精索静脉曲张的诊断提供可靠依据.     

新产品

正动静脉脉冲治疗仪上海理工大学崔海坡博士课题组推出的动静脉脉冲治疗仪,是一款降低深静脉血栓及静脉曲张发生率的无创性机械预防与治疗装置,强调重在预防的医学理念,为久坐不动和高龄人群等潜在患者带来了福音。动静脉脉冲治疗仪可以对腿部进行圆周压力,有效清除静脉瓣后血液淤积。可实时动态监测与肢体相连的气囊内压力,并对其精确控制,确保血流速度稳定在较高的水平,从而防止深静脉血栓形成及     

不同开度下水阀的数值分析

为了解水阀内部流动状况,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对所选水阀在不同开度下进行数值模拟,得到阀内的压力、速度和湍流耗散率.模拟结果表明,在进口压力为0. 09 MPa的仿真工况下,开度为20%时,阀内出水段相较其他开度压力值较小且稳定;随着开度的增大,阀内喉部处的压力梯度增大,出水段X方向压力波动增大.阀内速度最大处为喉部区域,此时,低速区域范围最大,随着水阀开度的增加,喉部周围区域速度增加,流场中低速区范围减小.流线结果显示阀芯处漩涡一直存在,与水阀开度大小无关,而出水段靠近喉部的顶端处漩涡的存在与水阀开度有关,开度增大时,其漩涡的范围是增大的,且由流线图可得流场内流束的集中区域为水阀内出水段顶部;出水段流场湍流耗散率的相关数据表明,随着水阀开度的增加,流场中湍流耗散率也是增加的.本数值结果为优化阀内流道结构提供了参考数据.     

血管支架内壁微织构参数对近壁面血流特性的影响

为了改善血管支架置入后近壁面的血流特性,抑制血管支架内血小板、脂类等物质的黏附,降低支架内出现再狭窄现象的概率,基于仿生学原理,在管状血管支架内表面设计了不同高度的正六边形凸起微织构,采用有限元法探究不同高度微织构在心脏收缩期和舒张期内对近壁面处血流状态的影响。结果表明,相比于无织构支架,内壁带有微织构的支架能够有效改善血流状态：在心脏收缩期,当血液流速达峰值时刻,微织构高度为35μm的支架下血流速度可提高0.78%,微织构高度为50μm的血管支架下血流速度能够提高8.93%;在心脏舒张期血液平稳流动时,微织构高度为35μm的支架下血流速度提高2.20%,微织构高度为50μm的血管支架下血液流速增幅达14.37%。尤其是在血液流速达峰值时,近壁面处的血液出现扰动和停滞区,随着微织构高度的增加,血液扰动的幅度逐渐增大;而当血液流动处于平稳状态,血液在近壁面产生漩涡和回流现象,微织构越高,血液回流量越小,漩涡强度越大。相比于无织构支架,微织构支架能够有效改善近壁面处的血流特性,提高血液流动速度和近壁面处的扰动,减少血液黏附,降低血管支架出现再狭窄的风险。     

低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析

针对低速来流,建立了一种低速气流中的二元叶片颤振数值模拟、运动稳定性分析的方法.以速度势函数形式的Laplace方程、非定常Bernoulli方程作为流动控制方程,结合二元叶片沉浮、扭转结构动力模型,通过迭代的方式实现了叶片颤振过程的数值模拟.同时,从非线性动力学角度对计算结果进行了分析,对颤振产生的机理进行了研究.对不同来流速度下某二元叶片的自激振动进行了模拟,结果表明:来流速度是一个影响叶片运动稳定性的重要因素,来流速度增加而导致的叶片颤振是以来流速度为分岔参数的Hopf分岔产生的结果.     

STEMI患者合并冠脉内高血栓负荷的处理策略

急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)的发生和发展伴随着血栓形成并致冠脉血管闭塞,STEMI发病主要机制是冠脉血管壁上存在着不稳定性粥样硬化斑块(易损斑块),易损斑块破裂触发了凝血瀑布,导致血栓的形成和进展.高血栓负荷STEMI是经皮冠状动脉介入(PCI)治疗中的挑战性问题,PCI在开通冠脉血管的过程中,血栓因受到挤压而导致脱落,脱落的血栓可导致远端血管栓塞,发生慢血流或无复流现象,从而危及患者生命,使PCI失败.冠脉内血栓抽吸可有效清除血栓,减少慢血流和无复流事件的发生,并提高心肌组织的灌注水平,有利于保护心功能和改善预后.延迟支架术对于高血栓负荷和伴有血流动力学不稳定的患者有益,血管内低温治疗及使用抗栓溶栓药物可作PCI的辅助治疗,对于血栓负荷较少的患者行直接支架术治疗是合理的.     

黏塑性弹流润滑膜承载能力研究

考虑润滑剂黏塑性,研究不同表面速度和不同润滑剂温度时,纯滚动条件下弹流润滑膜的承载能力.在最高表面速度10m/s下,最大载荷产生的最大Hertz压力为4.5GPa.结果表明,在高速或高黏度润滑剂的条件下,润滑剂的黏塑性导致润滑膜的实际承载能力要比经典弹流润滑理论估计值低得多.此时,润滑行为偏离经典的弹流润滑理论,且偏离的程度随速度或润滑剂黏度的降低而减小.     

车身非光滑表面边界层流场特性分析

为了研究非光滑车身表面边界层流场特性,采用大涡模拟与Realizable k-ε湍流模型对车身外部瞬态和稳态流场进行数值模拟计算,对比分析了非光滑模型与光滑模型边界层内速度、粘性底层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度和湍流耗散率等流场参数,解析了非光滑表面对车身流场流动特性的影响.研究结果表明,非光滑模型边界层内速度明显高于光滑模型,边界层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度、湍流耗散率都比光滑模型有所减小.非光滑表面的引入加剧了车身尾迹气流的参混效应,防止外界的高速流对内部低速流的引射作用,从而减少了车身流场能量的损失.     

肉鸡腹水综合征发病机理研究进展

快速生长等病因使机体氧不足,产生OFR,导致血管内皮细胞损伤.首先,内皮细胞损伤引起以非肌性动脉肌性化,肌性动脉中膜平滑肌增厚,外膜下胶原纤维增多为特征的肺血管重构.肺血管重构时,血管壁增厚,内径缩小、僵硬,弹性回缩力缩小而形成PS.其次,内皮细胞损伤使有缩血管作用的TXA2和EDCF合成增加,而有舒血管作用的PGI2和EDRF合成减少,肺血管收缩加强,再加上血栓的阻力,形成PS.高Na+通过使胃肠内容物渗透压升高,液体从血液中向胃肠腔渗漏,血液PCV值升高;ED下降,血流阻力增大;血容量增加三方面导致PS.PS出现早于右心肥大.PS引起右心肥大和AS.PS使右心负荷增大,久之右心衰竭,静脉回流受阻,肝脏淤血.肝毛细血管压力升高,大量滤出液进入肝淋巴管而使其压力上升,淋巴液从肝被膜和肝淋巴管渗出而形成腹水.PS是AS发病机理的中心环节.AHI(RV/TV)是学术界公认的研究AS的参数,它反映了心扩张程度和肺动脉压的高低,可以做为AS的诊断根据.大量的试验数据表明:右心室越重,右心区面积越大,腹水越多.AS病鸡的AHI值>0.40.     

混合弹流润滑系统的建模与摩擦学特性研究

为了研究粗糙表面微凸体对混合弹流润滑区摩擦学特性的影响,建立了考虑粗糙表面微凸体的弹流润滑数学模型,可呈现粗糙表面的局部接触状态。通过生成虚拟粗糙表面,分别利用K-E弹塑性接触模型和平均流量雷诺方程计算微凸体接触压力与流体动压力,并且利用快速傅里叶变换技术计算基体的弹性变形量;通过绘制润滑系统的Stribeck曲线,研究了虚拟微凸体、名义载荷、综合粗糙度和微凸体曲率半径对弹流润滑摩擦学特性的影响。结果表明:微凸体的接触压力产生基体弹性变形,使膜厚增加,导致流体动压力减小,微凸体承载比和摩擦因数增大;名义载荷增加导致低速时摩擦因数变小,润滑状态在更低速条件下从边界润滑过渡到混合润滑;综合粗糙度的减小会使Stribeck曲线向左移动;微凸体曲率半径的增大仅使润滑状态加快从边界润滑过渡到混合润滑,然而对从混合区域过渡到弹流区域几乎没有影响。     

多电极电磁流量计肢体血液流速分布测量研究

为实现人体血液流速分布的非侵入式测量,对重大心血管疾病进行预判,将多电极电磁流量计应用于人体肢体血液速度剖面测量,将传统Shercliff权函数改进为区域权函数,模仿人体肢体结构建立COMSOL仿真模型,将测量截面划分为不同区域,通过多对电极获取不同位置的弦端电压,确定肢体截面上不同测量区域的权函数,进而计算各测量区域的局部轴向平均速度。针对动脉、静脉所在位置范围内进行不同区域划分并进行血液流速分布测量,仿真验证了多电极电磁测量系统对动脉、静脉血管中互为逆向流动的速度信息测量的可行性。三维有限元仿真和计算结果表明,所提出的测量方法能够实现肢体测量截面处不同方向的流速测量,并且具有较高的速度分布重构精度,对于人体血液流速测量和血流变异常监测具有参考价值。     

基于磁共振图像分割的主动脉管壁剪切力计算

为了获得管壁剪切力等血液动力学参数并用其对心血管疾病进行预测,本文在三维相位对比磁共振成像技术获得的图像数据和血流速度信息的基础上,实现了一种基于图像分割的主动脉管壁剪切力计算方法。其中,图像分割方面,结合需要分割的主动脉血管图像的特点,使用交互式水平集分割算法得到了三维血管壁的分割结果,并对分割结果进行了主观和客观的评价;管壁剪切力计算方面,结合磁共振得到的血流速度信息和图像分割得到的血管壁几何信息,在理想不可压牛顿流体的假设下得到了计算结果,并对结果进行了可视化和分析。最后,对于这两方面研究中存在的一些问题和值得进一步研究的工作进行了总结。