背景:基于醫(yī)學(xué)圖像的仿真計(jì)算模型已被廣泛應(yīng)用于心血管疾病的研究。左心室（LV）功能的精確評(píng)估對(duì)心血管疾病的診斷,治療選擇和預(yù)后至關(guān)重要。本文通過(guò)建立基于患者在體超聲影像（Echo）的左心室力學(xué)仿真模型,并結(jié)合左心室形態(tài)學(xué)和生物力學(xué)信息,確定心肌材料性質(zhì),仿真心室主動(dòng)收縮和心腔血液運(yùn)動(dòng)情況,評(píng)估心室功能,為心肌梗死病患的診斷、預(yù)測(cè)和治療方案評(píng)估提供幫助。方法:根據(jù)南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院提供的左心室在體Echo數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù),建立基于Echo的仿真計(jì)算力學(xué)模型。該模型融合了左心室形態(tài)、帶纖維方向的兩層結(jié)構(gòu)、非線(xiàn)性心肌材料模型等信息,并考慮心室主動(dòng)收縮和流固耦合。本文采用修正的MooneyRivlin材料模型來(lái)刻畫(huà)非線(xiàn)性,各向同性或各向異性材料特性,材料硬軟度用于模擬心室主動(dòng)收縮和舒張。幾何擬合網(wǎng)格生成技術(shù)用于生成網(wǎng)格,結(jié)合有限元軟件ADINA求解有限元模型。統(tǒng)計(jì)方法包括學(xué)生t-test分析,相關(guān)性分析,線(xiàn)性混合效應(yīng)模型和邏輯回歸模型用于形態(tài)學(xué),生物力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)分析。本文介紹的基于超聲的雙幾何左心室仿真模型,確定心肌材料性質(zhì)和預(yù)測(cè)心肌梗死的方法,以及用仿真模型進(jìn)行虛擬手術(shù)優(yōu)化起搏器位置... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 研究背景和內(nèi)容
    1.1 研究背景
    1.2 超聲心動(dòng)圖簡(jiǎn)介
    1.3 心臟流固耦合力學(xué)仿真模型的基本要素
    1.4 左心室模型研究概況
        1.4.1 左心室?guī)缀文Ｐ?br>        1.4.2 左心室的心肌材料性質(zhì)估計(jì)
        1.4.3 三維左心室模型的力學(xué)性質(zhì)
        1.4.4 左心室主動(dòng)收縮舒張模型
        1.4.5 左心室流固耦合模型
        1.4.6 心臟起搏器
    1.5 論文的研究?jī)?nèi)容
    1.6 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 仿真左心室流固耦合模型主動(dòng)收縮和三維構(gòu)建
    2.1 模型數(shù)據(jù)獲取
    2.2 數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 左心室的主動(dòng)收縮
        2.2.2 流體模型
        2.2.3 固體模型
        2.2.4 流固耦合
        2.2.5 材料模型
    2.3 三維幾何重建和網(wǎng)格劃分
        2.3.1 構(gòu)建固體區(qū)域
        2.3.2 構(gòu)建流體區(qū)域
    2.4 預(yù)收縮-拉伸過(guò)程:零載荷幾何結(jié)構(gòu)
        2.4.1 單零載荷幾何左心室模型(1G模型)
        2.4.2 雙零載荷幾何左心室模型(2G模型)
    2.5 模型求解和ADINA軟件包
        2.5.1 固體模型的三維有限元方法
        2.5.2 流體模型的三維有限元方法
        2.5.3 流固耦合
        2.5.4 ADINA軟件包
        2.5.5 用ADINA建模的過(guò)程
    2.6 統(tǒng)計(jì)變量
        2.6.1 左心室體積和射血分?jǐn)?shù)
        2.6.2 Quarter平均參數(shù)值
        2.6.3 幾何形態(tài)學(xué)參數(shù)
        2.6.4 生物力學(xué)參數(shù)
    2.7 統(tǒng)計(jì)方法
        2.7.1 學(xué)生t檢驗(yàn)
        2.7.2 Pearson相關(guān)分析
        2.7.3 線(xiàn)性混合效應(yīng)模型
        2.7.4 邏輯回歸分析和2 倍交叉驗(yàn)證過(guò)程
    2.8 本章小結(jié)
第三章 心肌梗死左心室模型的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 三維基于Echo的模型可以決定在體的左心室材料性質(zhì)
    3.3 射血分?jǐn)?shù)與心室形態(tài)學(xué)和力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性
    3.4 心肌梗死患者在射血初期有較低應(yīng)力應(yīng)變
    3.5 敏感性分析和模型假設(shè)的重要性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 左心室心肌梗死預(yù)測(cè)模型
    4.1 引言
    4.2 心肌梗死左心室有更小的硬度變量
    4.3 左心室材料參數(shù)變量與射血分?jǐn)?shù)有更好的相關(guān)性
    4.4 心肌梗死患者具有更低應(yīng)力值
    4.5 收縮末期的材料參數(shù)可作為最佳預(yù)測(cè)心肌梗死的潛在因素
    4.6 本章小結(jié)
第五章 左心室主動(dòng)收縮舒張模型
    5.1 雙零載荷幾何模型用于模擬左心室主動(dòng)收縮與舒張
    5.2 2G模型舒張期和收縮期左心室材料性質(zhì)
    5.3 1G和2G模型材料參數(shù)比較
    5.4 2G模型舒張期和收縮期左心室力學(xué)性質(zhì)
    5.5 1G和2G模型左心室力學(xué)性質(zhì)比較
    5.6 2G模型兩組患者比較
    5.7 本章小結(jié)
第六章 左心室流固耦合模型
    6.1 引言
    6.2 心肌梗死左心室有較低的流速峰值
    6.3 心肌梗死左心室有較高的渦量且更小渦流面積
    6.4 高血壓左心室在進(jìn)出口具有較高的流體剪切應(yīng)力最大值
    6.5 固體結(jié)果分析
    6.6 本章小結(jié)
第七章 心臟起搏器模擬模型
    7.1 起搏器動(dòng)物模型制備
    7.2 基于Echo FSI心室模型用于模擬電信號(hào)傳導(dǎo)
    7.3 PIVS起搏有較高的流速最大值
    7.4 PIVS起搏射血期有較高的應(yīng)力應(yīng)變值
    7.5 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 論文總結(jié)和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    8.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目和學(xué)術(shù)會(huì)議
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]人體左心室三維有限元模型構(gòu)建及流-固耦合動(dòng)力學(xué)分析[J]. 吳博,張開(kāi)俊,萬(wàn)浩,劉謙.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2013(01)
[3]起搏位點(diǎn)對(duì)左心室收縮模式及功能的影響[J]. 姚靜,許迪,陳椿,徐兢,繆長(zhǎng)青,雍永宏,季玲,莊燕,陳明龍,曹克將.  中華超聲影像學(xué)雜志. 2012 (07)
[4]人體左心室復(fù)合材料有限元機(jī)械模型的建立[J]. 吳國(guó)華,劉峰,夏靈,呂維雪.  中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2002(05)
[5]基于單個(gè)細(xì)胞動(dòng)作電位計(jì)算心電:若干異常仿真心電圖[J]. 朱浩,尹炳生,朱代謨.  生物物理學(xué)報(bào). 2001(01)



本文編號(hào)：3600705