支架网孔率对颅内动脉瘤模型血液动力学数值模拟的研究

在定常流动情况下,对金属裸支架植入脑动脉瘤后的模型进行血液流动的模拟,探讨支架网孔率参数影响脑动脉瘤治疗的血液动力学因素.用建立真实的三维动脉瘤模型,植入网孔率分别为82％、73％、64％的三种支架;并进行计算,得到有支架和无支架动脉瘤腔内血流速度、血管内压强与壁面切应力分布情况.结果:动脉瘤内血液速度与壁面切应力随着网孔率的降低而变小.植入支架后的三个模型瘤内压强与没有支架的动脉瘤内压强相差不大.说明低网孔率支架能有效隔离颅内动脉瘤,降低血液在瘤内的流动,从而防止颅内动脉瘤破裂.     

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。     

基于流固耦合的脑动脉瘤非连续生长过程的数值模拟

研究血液动力学因素在脑动脉瘤生长过程中的变化规律,可为从临床上更深入地了解脑动脉瘤的成病机理提供帮助.本文在考虑血液与血管壁之间流固耦合作用的基础上,建立了脑动脉瘤的非连续生长模型,并应用大型通用有限元软件ANSYS与大型流体力学软件CFX相结合对所建立的上述生长模型进行了定常流动计算与分析,获得了瘤体生长过程的血液动力学因素的作用机制和变化规律,为分析和研究动脉瘤的生长、破裂提供了新的理论参考和研究思路.模拟结果表明：随着瘤体的生长,瘤体内逐渐形成涡流区,并且涡流区域逐渐扩大,强度逐渐变强;涡流形成时,血液在瘤壁下游发生了分流,分流点的位置随着生长过程的进行发生变化,而分流点两侧瘤壁承受相反方向的壁面剪切力;瘤壁内的Von Mises应力在初始阶段内,不断减小,在生长的后期,逐渐增大;在整个生长过程中Von Mises应力均呈现为在瘤颈部最大,顶部最小的分布规律;与此同时,瘤体在垂直于流动方向上的最大变形位置由起始的瘤顶处转移到瘤颈处,最后再回到瘤顶处.     

颅内动脉旁瘤的血液动力学的三维数值模拟

数值模拟颅内动脉瘤的血液动力学。假定血液为牛顿流体和血管壁为刚性壁,采用人工压缩性方法求解三维Navier-Stokes方程。在稳态和脉动的情形下计算了颅内动脉瘤的剪应力和压力等血液动力学因素随空间和时间的变化,以及颅内动脉瘤的几何形状、雷诺数等参数对血液动力学因素的影响。得到的主要结论是：无论在稳态还是脉动条件下,对于生长初期的颅内动脉瘤,瘤的深度越大,远端的壁面剪应力也越大,颅内动脉瘤的生长和破裂一般发生在这里;血液脉动使得远端壁面剪应力随时间的波动更加剧烈,颅内动脉瘤在这一区域更易破裂;此外,管径减小而流速不变,动脉瘤远端壁面剪应力增大,这说明在小血管中比大血管中更容易发生动脉瘤,这一结果与生理实际一致。     

基于剪切稀化效应的血液流体-扩张血管耦合模型的血管损伤分析

在考虑血液流体的剪切稀化效应的前提下,分析了人体血管支架、狭窄血管和血液的耦合作用,以及血管支架介入对血管损伤的影响,构建了S型与N型血管支架耦合系统的动力学模型,采用血管的斑块峰值应力、血管壁面的峰值切应力及峰值等效应力等参数来评价斑块易脆性和血管再狭窄等血管的损伤性能.结果表明,与S型支架相比,N型支架的血管斑块峰值应力、血管壁面峰值切应力及其峰值等效应力均较低,能够降低斑块脆性断裂的风险;在N型支架的血管扩张区域的低壁面切应力区域较小且通流截面较大,从而降低了血管再狭窄的发生概率.     

颅内直母管动脉旁瘤在线圈栓塞后三维脉动流的数值模拟

对部分栓塞的不同线圈位置的血液流动进行数值模拟,以建议线圈栓塞的有效位置。在血液为不可压缩、牛顿流体和刚性血管假定下,利用人工压缩性方法求解三维N-S方程。在脉动情况下,计算了沿肿瘤壁面的平均剪应力、入流率、速度场和压力场。基于管径的最大/最小Reynolds数是475/152,Womersley数是2.5,这些值表示了中等脑动脉。主要的结果是:与无栓塞情况比较,栓塞后的壁面平均剪应力、入流率、瘤中速度和压力显著地减小;在瘤颈近端或远端被栓塞后的壁面平均剪应力和流入率都比瘤的顶部被栓塞后的小,而近端被栓塞后的壁面平均剪应力和流入率最小。既然小的入流率和低的剪应力提供了促使血栓形成的环境,那么近端或远端瘤颈应该是线圈栓塞最合适的位置。     

颅内破裂微小动脉瘤的血管内治疗临床研究

目的探讨颅内微小破裂动脉瘤血管内治疗的技术可行性和临床疗效。方法凹顾性分析我院2007年10月-2012年3月共收治的10例颅内微小动脉瘤性急性蛛网膜下腔出血患者行血管内治疗病例,其中颈内动脉床突上段动脉瘤1例,后交通动脉瘤4例,前交通动脉瘤2例,大脑中动脉瘤1例,椎动脉瘤1例,小脑后下动脉瘤1例;行单纯可脱性微弹簧圈动脉瘤囊内栓塞8例,对其中的宽颈动脉瘤辅以血管支架、球囊辅助的瘤颈成形技术完成治疗2例。结果9例行可脱性微弹簧圈动脉瘤囊内栓塞病例,达完全致密栓塞8例,1例患者瘤颈有很小的部分残留为95％栓塞,在随访期间保持稳定;其中1例置人支架的颈内动脉床突上段动脉瘤,术后半年复查,未发现支架移位;本组病例无1例死亡。结论血管内治疗颅内破裂微小动脉瘤是可行和有效的,是外科颅内动脉瘤夹闭术的…．种有效替代方法。     

血管内栓塞治疗颅内动脉瘤破裂37例

目的:探讨颅内动脉瘤破裂血管内栓塞治疗的效果及技术要点。方法:对37例破裂的颅内动脉瘤,经血管内途径,采用单纯的可脱性弹簧圈(GDC/EDC)或血管内支架结合可脱性弹簧圈技术进行瘤内栓塞。结果:37例均获成功栓塞,其中动脉瘤完全填塞28例,填塞90%以上9例,无神经系统并发症。一年后复查未见复发。结论:破裂颅内动脉瘤的血管内栓塞是一种安全有效的治疗手段。     

水平管内气液两相泡状流壁面切应力的研究

利用TSI-1268W热膜探针测量了内径为35mm的水平管内气液两相泡状流的壁面切应力，得到了充分发展段同一截面上不同周向位置处的壁面切应力及其波动幅度数据．结果显示，管道顶部壁面切应力瞬时信号的功率谱密度没有明显的单一峰值，表明壁面切应力的变化具有非周期性特征．液相中加入气泡后，在管道下部的壁面切应力增大，在含气率较高的管道上部出现了壁面切应力减小的现象．随着气相流速的增加，管道上部的壁面切应力有较小幅度的降低，管道中下部的壁面切应力有较大幅度的增加；随着液相流速的增加，管道中下部的壁面切应力增加的幅度基本相同．低液流速度下，在管道上部，泡状流时的壁面切应力波动幅度要小于单相液流时的值，并随着气相流速的增加而减小，在管道下部，泡状流时的壁面切应力波动幅度与单相液流时的值接近．气泡的加入似乎对壁面切应力的波动有抑制作用，在高液流速度下，加入气泡对壁面切应力波动幅度的影响变小．     

颅内直的/微弯母管动脉旁瘤的三维稳态流/脉动流的数值模拟

对颅内直的或微弯母管动脉旁瘤的血液动力学进行数值模拟。在血液为不可压缩、牛顿流体和刚性血管假定下,利用人工压缩性方法求解三维N-S方程。在稳态和脉动情况下,计算了流动压力、剪应力、入流体积及速度场和压力场。基于管径的最大/最小Reynolds数是475/152,Womersley数是2.5,这些值表示了中等脑动脉。计算结果表明,在瘤颈的近端和远端应力集中,直管旁瘤比微弯的母管旁瘤的应力更集中,而且在一个脉动周期的大部分时间里,微弯母管的入流速率高于直母管的入流速率;压力有两个极大值,分别出现在瘤的顶部和瘤颈的近端;在一个周期内,流动方向和流入瘤中的流量的快速变化,导致瘤的远端和近端剪应力的压力快速变化,从而连续地损伤瘤颈的内膜,其后可能导致瘤的生长或再生。     

新型旋转毛细管粘度计测量血液流变特性方法

阐述了新型旋转毛细管粘度计测量血液流变特性的原理和方法．由该粘度计的可测量参数压力梯度和流量,得到了壁面切应力,定义了特征粘度和特征切变率;建立了特征切变率、壁面切应力与血液本构方程的关系,并通过线性回归得到本构方程特征参数;用该粘度计对水和人体血液的测量数据进行验证．结果表明,该粘度计可以用于测量血液的流变特性．     

颅内动脉瘤支架柔顺性能有限元分析

设计一种新型镍钛合金颅内动脉瘤导流支架,采用有限元方法研究了6种具有不同表面筋宽度、厚度和内弧半径的非对称支架模型,系统分析了在弯曲状态下几何参数对其最大等效单轴拉应变及纵向柔顺性的影响,并与Neuroform3颅内支架和PED(pipeline embolization device)支架进行比较分析。结果显示:在弯曲过程中,该支架最大等效单轴拉应变很小,始终处在镍钛合金可恢复应变范围内;最大等效单轴拉应变及弯矩随着支架筋宽度和内弧半径增加而增大,筋厚度对弯曲性能的影响较小;支架柔顺性优于Neuroform3支架和PED支架,能顺利到达目标血管,合理的支架设计对脑动脉瘤血管重建至关重要。     

表面粗糙度对接触界面间流体流动的影响

文章建立了粗糙接触界面间流动分析模型,研究了黏性流体在压力驱动状态下的流动特性。该模型将界面简化为两平板,用规则微凸体模拟表面粗糙度;定义了面积比、相对粗糙度2个物理量,并分析了它们对流动的速度、压强、壁面切应力的影响。结果表明,界面间层流阻力增加的来源是微凸体附近回流带来的较大压差阻力,用微凸体模拟粗糙度可简化实际复杂表面,通过改变微凸体的结构和分布可以分析工程中接触界面间的流动问题。     

竖井进流水平旋转内消能泄洪洞流场数值模拟

应用雷诺应力模型，模拟了竖井进流水平旋转内消能泄洪洞空腔环流的水力特性。数值模拟与试验结果比较表明，雷诺应力模型模拟水平旋流泄洪洞的水力特性是可行的，泄洪洞底部压强沿程呈减小变化规律并与实测值一致；轴向流速沿径向呈峰值靠近壁面的抛物线分布，切向流速呈强迫涡和自由涡的组合涡分布，自由涡占大部分区域，轴、切向流速模拟值与实测流速值均符舍得较好。并计算和分析了空腔环流的压强等值线、湍动能、湍动耗散率、旋流夹角等的沿程变化，揭示了竖井进流水平旋转内消能泄洪洞空腔环流的一些特有的水力特性。     

基于CFD的单股冲击射流的数值模拟

运用PHOENICS计算软件,选取标准双方程模型及优选的紊流模型系数,采用有限体积法对轴对称紊流射流流场进行数值计算。计算结果表明,射流轴心速度是逐渐衰减的。选取平面紊动冲击射流问题为研究对象,通过对冲击射流内各区域流动特性的分析,给出了圆形冲击射流冲击区的范围,从喷嘴出口条件入手导出了壁面射流区中壁面切应力和径向速度的沿程分布关系式,该式反映了壁面射流场对初始条件的依赖。     

高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力/热影响的数值研究进展

本文主要针对高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力热影响的数值研究进行了综述.首先分析了高温化学非平衡流动数值模拟中的物理化学模型影响,发现组分扩散系数模型会对完全催化壁条件下的气动热结果产生影响;不同化学动力学模型对于激波/激波干扰等复杂流动区域预测的热流峰值差距甚至高达20%以上.壁面催化效应对气动热影响显著,有限催化模型目前仍在发展当中,其中运用气固表面有限速率化学反应动力学方法得到催化反应速率的模型更具发展潜力.材料烧蚀会在边界层内引入质量引射效应,同时热解气体还会与边界层中的高温空气组分发生复杂化学反应,总体上会显著降低气动热.高温化学非平衡效应对飞行器表面压强的影响主要存在两种机制:一种是激波后比热比变小会引起波后压强增大;另一种是脱体激波角变小进而减小波后压强,对航天飞机、返回舱等典型外形的升/阻力影响相对较小,而对力矩影响较大.最后,高温化学非平衡效应对高超声速湍流边界层的脉动特性产生影响,同时使壁面摩阻增加而热流降低,但并未改变湍流边界层的速度、密度、温度和组分浓度的标度律.     

多孔壁入流及其对槽道内主流流动与换热的影响

对带有多孔壁入流的水平槽道内主流气体的流动与换热问题进行了数值模拟。数值计算中将主流区和多孔壁面区进行耦合求解,对多孔壁面内流动和换热、多孔区域的非均匀温度分布、注入率对表面温度的影响等进行了研究。计算结果表明:在多孔壁面内部,冷却气体与多孔壁面内固体颗粒之间存在一定温差,说明在对多孔壁面内部的流动与换热进行体积平均式的宏观数学描述时采用局部非热平衡模型的必要性;在靠近主流气体的多孔壁面孔隙内产生与主流相反方向的速度分量。此外,不同注入率下多孔壁面上表面固体温度的计算值与实验结果基本吻合。     

湍流泰勒涡流特性的数值模拟

利用数值解截断误差所形成的小扰动在雷诺应力方程(RSM)的数值迭代过程中的发展,求解具有内筒旋转和固定端面的同轴圆筒环隙间的湍流泰勒涡流;然后在数值模拟出湍流泰勒涡流的基础上,定量分析湍流泰勒涡流的周向速度的波动性及其壁面附近的速度陡降特性、沿半径向外的强射流特性、轴向速度周期分布特性、压力周期波动特性、壁面切应力极化特性和强湍动射流特性;对比前人对湍流泰勒涡流进行实测的结果,数值模拟湍流泰勒的流动特性误差在30%以内。     

颅内Willis环三维稳态及非稳态血液动力学计算

为了解颅内Willis环中正常与非正常情况下的血液流动状况,帮助临床医生更深入了解Willis环的作用,利用核磁共振成像数据以及计算机辅助设计软件建立了一系列三维Willis环的计算模型,其中包括医学上常见的一些变异、病变症状.给出了在各种物理模型下的血液定常稳定流和非定常脉动流的仿真结果,包括血液流量分配和壁面剪切应力的分布,证实了在Willis环内动脉粥样硬化病变与低的壁面剪切应力有关.该项研究对于临床治疗脑血管疾病具有重要指导作用.     

颅内未破裂动脉瘤血管内介入诊疗疗效观察

讨论颅内未破裂动脉瘤(UIA)血管内介入治疗方法、材料选择及术后随访观察。回顾性分析武威肿瘤医院神经内科自2018年6月-2020年6月收治经全脑血管造影确诊的颅内未破裂动脉瘤患者26例,均采用血管内介入治疗,回顾性分析血管内介入治疗效果、材料选择、术后随访分析。26例患者中,采用单纯弹簧圈栓塞18例,支架辅助下介入栓塞5例,双微管技术介入栓塞3例。其中出现弹簧圈部分逃逸血管腔内使用支架1例,术中出现过敏性休克发生缺血缺氧性脑病1例,空气栓塞患者住院治疗后痊愈。26例患者3月后复查选择性病变血管造影及3D-DSA,介入治疗后动瘤体未见复发。血管内介入治疗颅内未破裂动脉瘤效果显著,减少了开颅夹闭动脉所致颅内感染、夹闭不完全等并发症的发生,具有创伤小,恢复快等优点,值得临床应用。