二葉式主動(dòng)脈瓣對(duì)主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)影響的數(shù)值仿真研究

二葉式主動(dòng)脈瓣對(duì)主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)影響的數(shù)值仿真研究

摘要

主動(dòng)脈二尖瓣（BAV）是一種常見(jiàn)的心血管類先天性疾病，一般伴隨著主動(dòng)脈瓣功能發(fā)育不全和主動(dòng)脈瘤的形成，以及較高幾率的心臟功能障礙和較高的死亡率。研究認(rèn)為，區(qū)別于正常主動(dòng)脈具有三瓣膜的人群，主動(dòng)脈二尖瓣畸形患者（BAV）主動(dòng)脈中獨(dú)特的血流動(dòng)力學(xué)特征是引發(fā)上述病癥的誘因之一。本研究首先基于在醫(yī)院采集的BAV患者的主動(dòng)脈弓和主動(dòng)脈瓣膜腔核磁共振成像圖（等時(shí)間間隔采樣，25個(gè)時(shí)相），應(yīng)用建模軟件MIMICS建立合適的主動(dòng)脈弓和瓣膜開(kāi)口模型，再對(duì)現(xiàn)有瓣膜開(kāi)口區(qū)域進(jìn)行合理的插值計(jì)算和運(yùn)動(dòng)模擬以得到任意時(shí)相的瓣膜開(kāi)口區(qū)域圖像（為了保證分析的完整性，要求在一個(gè)心動(dòng)周期中可建立任意時(shí)刻的瓣膜開(kāi)口模型）。之后本研究將在ANSYS軟件中模擬定常流動(dòng)和生理脈動(dòng)流條件下，一個(gè)心動(dòng)周期中任意時(shí)刻主動(dòng)脈二瓣畸形患者的主動(dòng)脈的血流動(dòng)力學(xué)特征，這也是本研究最大的創(chuàng)新點(diǎn)。目前的研究一般僅僅滿足于基于PC-MRI的獨(dú)立流態(tài)分析或是基于BAV患者主動(dòng)脈弓模型的數(shù)值模擬分析，最多只是將心動(dòng)周期內(nèi)一個(gè)或幾個(gè)時(shí)相的主動(dòng)脈瓣膜開(kāi)口區(qū)域模型和主動(dòng)脈弓模型結(jié)合起來(lái)進(jìn)行數(shù)值仿真分析，而沒(méi)有在這種結(jié)合的模型中進(jìn)行任意時(shí)刻主動(dòng)脈弓內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)的分析，也就無(wú)法得到主動(dòng)脈中血流動(dòng)力學(xué)在不同時(shí)刻的詳細(xì)信息。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)脈二尖瓣（BAV），核磁共振成像，血流動(dòng)力學(xué)分析，數(shù)值模擬

Abstract

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目錄

1.緒論3

1.1研究背景及目的3

1.2研究現(xiàn)狀分析4

1.3研究方案6

1.4研究?jī)?nèi)容7

2.研究步驟簡(jiǎn)述8

2.1 主動(dòng)脈弓的幾何建模8

2.1.1建模軟件介紹10

2.1.2 主動(dòng)脈弓的建模11

2.2主動(dòng)脈瓣膜及其入口區(qū)域的建模19

2.2.1 主動(dòng)脈瓣膜及其入口的圖像分割19

2.2.2 主動(dòng)脈入口的剛體運(yùn)動(dòng)21

2.3 主動(dòng)脈瓣膜開(kāi)口區(qū)域的三種插值方法21

2.3.1 移除主動(dòng)脈瓣膜開(kāi)口區(qū)域的剛體運(yùn)動(dòng)23

2.3.2 基于SNAKE算法的瓣膜插值處理24

2.3.3基于平均曲率半徑的瓣膜插值處理26

2.3.4 基于鄰近點(diǎn)邊界與原點(diǎn)射線交點(diǎn)進(jìn)行的瓣膜插值29

2.4基于數(shù)值模擬的血流動(dòng)力學(xué)分析31

2.4.1 計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent簡(jiǎn)介31

2.4.2 應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)主動(dòng)脈弓和瓣膜模型進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)分析步驟32

3. 結(jié)果與討論38

3.1主動(dòng)脈瓣膜開(kāi)口區(qū)域插值結(jié)果比較38

3.2血流動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果比較40

3.3 深入思考的問(wèn)題41

3.3.1關(guān)于MRI圖像質(zhì)量問(wèn)題41

3.3.2 關(guān)于圖像測(cè)量的問(wèn)題41

4.致謝41

5.參考文獻(xiàn)43