本文關(guān)鍵詞： 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤 非均勻格子Boltzmann方法 支架 非均勻網(wǎng)格 血流動(dòng)力學(xué)模擬　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是危害人類身體健康的疾病之一,雖然目前還不清楚具體的致病原因,但血液動(dòng)力學(xué)機(jī)制被認(rèn)為是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤形成、發(fā)展乃至破裂的主要因素,受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在臨床治療方面,植入支架的介入療法取得了良好的治療效果,相較于傳統(tǒng)的手術(shù)方法具有風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)。格子Boltzmann方法(LBM)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種流體系統(tǒng)建模和模擬的新方法,是介于流體的微觀分子動(dòng)力學(xué)模型和宏觀連續(xù)模型之間的介觀模型,兼具二者的優(yōu)點(diǎn)。將LB方法與血流問(wèn)題結(jié)合已被證實(shí)是一種有效的方法,但是對(duì)于支架具體形態(tài)、旋轉(zhuǎn)、位置等特性沒(méi)有深入的討論,且對(duì)于支架的研究不夠精準(zhǔn)。非均勻格子Boltzmann方法是將格子Boltzmann方法與非均勻網(wǎng)格方法進(jìn)行結(jié)合,同時(shí)可以準(zhǔn)確捕捉變化劇烈區(qū)域的流場(chǎng)信息,因此可以兼顧計(jì)算精度和效率。首先本文對(duì)二維動(dòng)脈瘤模型進(jìn)行模擬探討,在二維情形中側(cè)重血流動(dòng)力學(xué)機(jī)制方面的探討。其中包括探討不同旋轉(zhuǎn)角度的支架的作用差異,利用三角形的支架進(jìn)行研究;探討不同截面支架的作用效果,分析了三角形、圓形、正方形、長(zhǎng)方形、梯形的不同作用效果,并給出最優(yōu)的支架截面;探討了支架的放置位置,提出一種基于貪婪規(guī)則的支架放置方法。其次對(duì)三維情形下植入支架的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血流情況進(jìn)行模擬,主要側(cè)重探討具體動(dòng)脈瘤模型下血流動(dòng)力學(xué)信息的變化和支架的作用效果,展現(xiàn)動(dòng)脈瘤內(nèi)部的血液流動(dòng)的真實(shí)情形。本文采用基于CUDA的圖形處理單元GPU,有效結(jié)合格子Boltzmann的并行性,從而提高計(jì)算效率。本文的數(shù)值模擬結(jié)果在臨床治療上有一定的參考價(jià)值,為具體支架的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
[Abstract]:Intracranial aneurysm is one of the diseases harmful to human health. Although the specific causes of intracranial aneurysm are still unknown, the hemodynamic mechanism is considered to be the main factor for the formation, development and even rupture of intracranial aneurysm. The interventional therapy of stent implantation has achieved good results in clinical treatment. The lattice Boltzmann method is a new method for modeling and simulation of fluid systems which has been developed rapidly in recent years. It is a mesoscopic model between the micro molecular dynamics model of fluid and the macroscopic continuous model, which has the advantages of both. The combination of LB method and blood flow problem has been proved to be an effective method. However, the specific shape, rotation, position and other characteristics of the scaffold are not discussed in depth. The non-uniform lattice Boltzmann method combines the lattice Boltzmann method with the non-uniform grid method. At the same time, it can accurately capture the information of the fluid field in the highly changing region, so it can give consideration to the accuracy and efficiency of the calculation. Firstly, the two-dimensional aneurysm model is simulated and discussed in this paper. In the two-dimensional case, the hemodynamic mechanism is discussed, which includes the study of the different role of the stent with different rotation angles, and the use of triangular scaffold. The different effects of triangle, circle, square, rectangle and trapezoid are analyzed, and the optimum section of the bracket is given. In this paper, the placement of stents is discussed, and a method of stent placement based on greedy rule is proposed. Secondly, the blood flow of intracranial aneurysms implanted with stents is simulated. The changes of hemodynamic information and the effect of stents on the specific aneurysm models were mainly discussed. To show the true situation of blood flow inside the aneurysm, this paper uses GPU, a graphics processing unit based on CUDA, to effectively combine the parallelism of lattice Boltzmann. In order to improve the computational efficiency, the numerical simulation results in this paper have some reference value in clinical treatment, and provide guidance for the design of specific scaffolds.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O175

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本文編號(hào)：1469016