基于MRA的Stanford B型主动脉夹层计算机仿真研究

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sukeyjuan
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[目的]本研究在采用磁共振血管造影(MRA)图像建立Stanford B型主动脉夹层(后简称B型AD)形态模型的基础上,验证所建形态学模型的准确性。并利用计算机仿真软件对其进行数值模拟,探讨基于MRA图像进行个体化B型AD计算机仿真研究的可行性。[方法](1)收集10例B型AD患者的MRA图像数据,通过MRA图像建立B型AD的形态模型,并分别对原始MRA图像和形态模型进行形态学参数(主动脉窦、主动脉窦管交界部、升主动脉中部、主动脉弓近端、主动脉弓中段、降主动脉近端、降主动脉胸部中段、横隔处、腹腔干起始部的主动脉最大直径及夹层累及处相应的真腔长径、真腔短径、假腔长径和假腔短径、撕裂口大小及位置)的测量,观察原始MRA图像与通过MRA所建立的形态模型在形态学上的差异。(2)对上述10例形态模型(本文以病例7为例),经过优化和划分网格后,将其导入流体力学分析软件Fluent中进行数值模拟,将计算结果导入到CFD-Post软件中进行后处理,得到心动周期内不同时刻的血流流线图、血流速度分布图、血管壁面剪应力分布图及血管壁面压强分布图。[结果](1)不同B型AD各形态学参数(不同层面的管径大小、撕裂口大小及位置)差异较大,变异系数范围为0.084~0.555。(2)在原始MRA图像和重建的AD形态模型上测得的各形态参数值的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。(3)血管壁面剪应力分布:射血早期壁面剪应力分布较均匀,仅在AD的真腔较弯曲处(降主动脉近端和降主动脉胸部中段)有稍高的壁面剪应力。在射血峰值期,在撕裂口附近(降主动脉近端)可见较高的壁面剪应力,在AD真腔较弯曲处(降主动脉胸部中段)的壁面剪应力升高明显。至减慢射血期,壁面剪应力分布变得不均匀,在撕裂口附近的假腔处出现了较高的壁面剪应力。在充盈早期、中期、晚期剪应力呈缓慢下降趋势,而剪应力的分布变化不大。(4)血管壁面压强分布:在射血早期及射血峰值期,整个AD的壁面压强分布由近至远呈逐渐降低的趋势,此时的最大壁面压强位于升主动脉开口处。至减慢射血期和充盈期,壁面压强的分布由近至远呈逐渐升高的趋势,最大壁面压强位于主动脉远端,此时压强分布也变得不均匀。(5)血流流线分布:在射血早期流线分布均匀,很少有湍流、涡流;到了射血峰值期时,靠近撕裂口处的流线开始变得紊乱。进入减慢射血期及充盈期时,流线变得更加紊乱。流线的紊乱部分主要集中在假腔,相较之下真腔的流线相对均匀。(6)血流速度分布:在射血早期,流速分布较均匀,在撕裂口处出现较快的流速,真腔流速稍快于假腔。在射血峰值期,流速分布较均匀,血流方向一致,整体流速增大,在降主动脉胸部中段的真腔内出现较快的流速。到了减慢射血期及充盈期,流速逐渐下降,在矢量图中可看到真腔及假腔内有多个涡流形成。[结论](1)不同B型AD的形态学参数各异,故建立个体化的B型AD形态学模型有助于B型AD的个体化计算机仿真的模拟。(2)基于MRA图像可建立准确的B型AD的形态模型。(3)基于B型AD的MRA图像,可以建立个体化的B型AD计算机仿真模型。(4)基于MRA的B型AD计算机仿真可以获得心动周期内不同时刻B型AD的血流流线图、血流速度分布图、血管壁面剪应力分布图及血管壁面压强分布图,对AD的研究和临床个体化的诊治有一定的帮助。
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