體肺分流術(shù)的三維血流動(dòng)力學(xué)仿真和案例分析
發(fā)布時(shí)間:2021-06-05 14:37
對(duì)于不滿(mǎn)足根治手術(shù)條件的紫紺型先天性心臟病患兒,通常需要采用體肺分流術(shù)來(lái)提高血氧飽和度、緩解紫紺和促進(jìn)肺動(dòng)脈發(fā)育。本文根據(jù)研究案例的CT影像圖和臨床數(shù)據(jù),建立了左右肺動(dòng)脈均狹窄、單側(cè)左肺動(dòng)脈狹窄以及單側(cè)右肺動(dòng)脈狹窄的三種主、肺動(dòng)脈結(jié)構(gòu);隗w肺分流術(shù)的3WK多尺度耦合模型,進(jìn)行數(shù)值仿真分析。通過(guò)流場(chǎng)可視化和血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),評(píng)估CS、MBTS、以及在六種PDA管徑下這兩種體肺分流方案的血流動(dòng)力學(xué)特征,為手術(shù)方案的優(yōu)選提供理論支持。對(duì)于左右肺動(dòng)脈均狹窄和單側(cè)右肺動(dòng)脈狹窄的模型,采用MBTS時(shí)左右分流比為0.87和1.14,采用CS時(shí)左右分流比為2.17和5.22。結(jié)果表明,對(duì)于左右肺動(dòng)脈均狹窄和單側(cè)右肺動(dòng)脈狹窄的模型,采用MBTS能夠促進(jìn)左右肺血流的均勻分布。對(duì)于單側(cè)左肺動(dòng)脈狹窄的患者,CS的左右分流比為1.34,而MBTS左右分流比為0.54,此時(shí)采用CS能夠獲得更均勻的左右肺血流分布。CS具有更高的體肺分流率和更低的能量損失,因此與MBTS相比,采用CS減少了患者術(shù)后出現(xiàn)心臟負(fù)荷過(guò)大的幾率。在三種肺動(dòng)脈結(jié)構(gòu)的模型下,當(dāng)PDA處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),CS的左右分流比分別為1.07,0.97和2....
【文章來(lái)源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:88 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
CS和MBTS的三維模型圖[15]
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2PDA的主要原因在于:PDA的存在可能會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)脈的過(guò)量灌注,從而引起一系列并發(fā)癥。選擇保留導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA的主要原因在于:當(dāng)分流管處形成血栓并堵塞分流管時(shí),從體循環(huán)分流過(guò)來(lái)的血液會(huì)急劇減少,引起肺動(dòng)脈的供血不足、患者全身的氧氣含量降低,從而再次出現(xiàn)紫紺現(xiàn)象[14]。圖1-1CS和MBTS的三維模型圖[15]保留導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA相當(dāng)于提供了一個(gè)額外的分流渠道,當(dāng)分流管阻塞時(shí),PDA仍然能為肺動(dòng)脈提供一定的分流血液,可以減小患者術(shù)再干預(yù)的可能性。Amoozgar[16]和Glatz[17]對(duì)PDA處于導(dǎo)通狀態(tài)下的患者進(jìn)行研究,在導(dǎo)通的PDA中放入支金屬架防止PDA自發(fā)閉鎖,用PDA作為代替MBTS的分流渠道。研究結(jié)果表明,利用到導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA代替MBTS分流管可以減少患者術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥的幾率,然而金屬支架又可能導(dǎo)致一系列的感染問(wèn)題。Zahorec[18]通過(guò)臨床統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),對(duì)于MBTS而言,保留導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA可以降低MBTS術(shù)后早期需要再干預(yù)的幾率和患者死亡率。圖1-2PDA處于導(dǎo)通和閉鎖狀態(tài)下患者的CT影像圖
第一章緒論5在分流壓降估計(jì)中的適用性,并給出了分流管壓降和分流管體積流量之間的數(shù)學(xué)聯(lián)系,但并未對(duì)分流管道內(nèi)壓力分布做出相關(guān)研究。Migliavacca等人[38,39]綜合考慮了分流管道流量壓力等各種因素,得出了在不同分流管徑、分流管長(zhǎng)度以及分流管角度下分流管道內(nèi)的壓降,體積流量以及壓力分布。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)值仿真的方法已經(jīng)逐步的運(yùn)用在了體肺分流術(shù)的研究中。Toorop等人[40]將血液的流動(dòng)阻力以及血管的順應(yīng)性與電路中的電阻(R)和電容(C)集合起來(lái),建立了3WK模型。Migliavacca等人[41]在參考了眾多關(guān)于心血管系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模相關(guān)研究[42-44]之后提出了單心室體肺分流術(shù)的集中參數(shù)法模型(如圖1-3),將血液流動(dòng)過(guò)程中的流動(dòng)阻力、慣性力、血管的順應(yīng)性以及心臟的收縮過(guò)程用電路圖中的電阻(R)、電感(L)、電容(C)以及倒電容E(v,t)代替。集中參數(shù)法模型將人體心血管系統(tǒng)串聯(lián)起來(lái),考慮到了隨著分流管道的改變,心輸出量等一系列參數(shù)的改變,使得研究更具有真實(shí)可靠性[45,46]。通過(guò)集中參數(shù)法,Migliavacca等人[41]研究了在不同的肺動(dòng)脈阻力情況下,使用3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm的分流管道時(shí),體肺分流術(shù)的血流動(dòng)力學(xué)差異性,并結(jié)合了Barnea等人[31,32]進(jìn)行了含氧量分析。研究的結(jié)果表明,隨著分流管道直徑的增加,體肺分流術(shù)后患者肺動(dòng)脈的壓力線(xiàn)性增加,并且患者的肺動(dòng)脈灌注量和機(jī)體動(dòng)脈含氧量也會(huì)隨之增加。集中參數(shù)法模型的提出為推動(dòng)體肺分流術(shù)血流動(dòng)力學(xué)的研究做出了巨大貢獻(xiàn),但這種理論的研究方法并未涉及流體動(dòng)力學(xué)模型,沒(méi)有涉及流體動(dòng)力學(xué)方程的求解,因此無(wú)法獲得分流區(qū)域的流場(chǎng),壓力場(chǎng)以及剪切應(yīng)力場(chǎng)等局部的血流動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)。圖1-3單心室患者的集中參數(shù)法模型[41]
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]兒童青紫型與非青紫型先天性心臟病胸腺病理及免疫功能的對(duì)比觀(guān)察[J]. 郭晨,艾凌云,胡淑霞,楊文萍,柯江維,明騰,鄒勇. 中國(guó)當(dāng)代醫(yī)藥. 2017(32)
[2]改良B-T手術(shù)不同搭橋方式的血流動(dòng)力學(xué)比較[J]. 任曉辰,劉有軍,白帆,趙夕,張明子,丁金立,馬連彩,謝進(jìn)生. 醫(yī)用生物力學(xué). 2014(02)
[3]中央分流術(shù)中血管彈性壁和剛性壁對(duì)血管中血流動(dòng)力學(xué)的影響[J]. 王楓,劉有軍,丁金立,白帆,趙夕,任曉辰. 醫(yī)用生物力學(xué). 2013(06)
[4]改良B-T手術(shù)與中央分流術(shù)的血流動(dòng)力學(xué)比較[J]. 丁金立,劉有軍,王楓,任曉辰,喬愛(ài)科. 醫(yī)用生物力學(xué). 2013(01)
[5]雙向雙側(cè)格林手術(shù)的數(shù)值研究[J]. 趙夕,劉有軍,白帆,任曉辰,丁金立,王楓. 醫(yī)用生物力學(xué). 2012(05)
[6]早產(chǎn)兒動(dòng)脈導(dǎo)管未閉危險(xiǎn)因素臨床分析[J]. 陳涵強(qiáng),楊文慶,楊長(zhǎng)儀. 中國(guó)新生兒科雜志. 2010(01)
[7]心血管外科學(xué)[J]. 吳清玉,於其賓. 中華醫(yī)學(xué)雜志. 2002(24)
[8]新生兒先天性心臟病145例分析[J]. 何建平,吳明昌,任儀蓀. 中華圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)雜志. 1999(04)
碩士論文
[1]改良BT手術(shù)不同吻合方式血流動(dòng)力學(xué)幾何多尺度數(shù)值模擬研究[D]. 任曉辰.北京工業(yè)大學(xué) 2014
本文編號(hào):3212351
【文章來(lái)源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:88 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
CS和MBTS的三維模型圖[15]
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2PDA的主要原因在于:PDA的存在可能會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)脈的過(guò)量灌注,從而引起一系列并發(fā)癥。選擇保留導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA的主要原因在于:當(dāng)分流管處形成血栓并堵塞分流管時(shí),從體循環(huán)分流過(guò)來(lái)的血液會(huì)急劇減少,引起肺動(dòng)脈的供血不足、患者全身的氧氣含量降低,從而再次出現(xiàn)紫紺現(xiàn)象[14]。圖1-1CS和MBTS的三維模型圖[15]保留導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA相當(dāng)于提供了一個(gè)額外的分流渠道,當(dāng)分流管阻塞時(shí),PDA仍然能為肺動(dòng)脈提供一定的分流血液,可以減小患者術(shù)再干預(yù)的可能性。Amoozgar[16]和Glatz[17]對(duì)PDA處于導(dǎo)通狀態(tài)下的患者進(jìn)行研究,在導(dǎo)通的PDA中放入支金屬架防止PDA自發(fā)閉鎖,用PDA作為代替MBTS的分流渠道。研究結(jié)果表明,利用到導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA代替MBTS分流管可以減少患者術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥的幾率,然而金屬支架又可能導(dǎo)致一系列的感染問(wèn)題。Zahorec[18]通過(guò)臨床統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),對(duì)于MBTS而言,保留導(dǎo)通狀態(tài)下的PDA可以降低MBTS術(shù)后早期需要再干預(yù)的幾率和患者死亡率。圖1-2PDA處于導(dǎo)通和閉鎖狀態(tài)下患者的CT影像圖
第一章緒論5在分流壓降估計(jì)中的適用性,并給出了分流管壓降和分流管體積流量之間的數(shù)學(xué)聯(lián)系,但并未對(duì)分流管道內(nèi)壓力分布做出相關(guān)研究。Migliavacca等人[38,39]綜合考慮了分流管道流量壓力等各種因素,得出了在不同分流管徑、分流管長(zhǎng)度以及分流管角度下分流管道內(nèi)的壓降,體積流量以及壓力分布。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)值仿真的方法已經(jīng)逐步的運(yùn)用在了體肺分流術(shù)的研究中。Toorop等人[40]將血液的流動(dòng)阻力以及血管的順應(yīng)性與電路中的電阻(R)和電容(C)集合起來(lái),建立了3WK模型。Migliavacca等人[41]在參考了眾多關(guān)于心血管系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模相關(guān)研究[42-44]之后提出了單心室體肺分流術(shù)的集中參數(shù)法模型(如圖1-3),將血液流動(dòng)過(guò)程中的流動(dòng)阻力、慣性力、血管的順應(yīng)性以及心臟的收縮過(guò)程用電路圖中的電阻(R)、電感(L)、電容(C)以及倒電容E(v,t)代替。集中參數(shù)法模型將人體心血管系統(tǒng)串聯(lián)起來(lái),考慮到了隨著分流管道的改變,心輸出量等一系列參數(shù)的改變,使得研究更具有真實(shí)可靠性[45,46]。通過(guò)集中參數(shù)法,Migliavacca等人[41]研究了在不同的肺動(dòng)脈阻力情況下,使用3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm的分流管道時(shí),體肺分流術(shù)的血流動(dòng)力學(xué)差異性,并結(jié)合了Barnea等人[31,32]進(jìn)行了含氧量分析。研究的結(jié)果表明,隨著分流管道直徑的增加,體肺分流術(shù)后患者肺動(dòng)脈的壓力線(xiàn)性增加,并且患者的肺動(dòng)脈灌注量和機(jī)體動(dòng)脈含氧量也會(huì)隨之增加。集中參數(shù)法模型的提出為推動(dòng)體肺分流術(shù)血流動(dòng)力學(xué)的研究做出了巨大貢獻(xiàn),但這種理論的研究方法并未涉及流體動(dòng)力學(xué)模型,沒(méi)有涉及流體動(dòng)力學(xué)方程的求解,因此無(wú)法獲得分流區(qū)域的流場(chǎng),壓力場(chǎng)以及剪切應(yīng)力場(chǎng)等局部的血流動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)。圖1-3單心室患者的集中參數(shù)法模型[41]
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]兒童青紫型與非青紫型先天性心臟病胸腺病理及免疫功能的對(duì)比觀(guān)察[J]. 郭晨,艾凌云,胡淑霞,楊文萍,柯江維,明騰,鄒勇. 中國(guó)當(dāng)代醫(yī)藥. 2017(32)
[2]改良B-T手術(shù)不同搭橋方式的血流動(dòng)力學(xué)比較[J]. 任曉辰,劉有軍,白帆,趙夕,張明子,丁金立,馬連彩,謝進(jìn)生. 醫(yī)用生物力學(xué). 2014(02)
[3]中央分流術(shù)中血管彈性壁和剛性壁對(duì)血管中血流動(dòng)力學(xué)的影響[J]. 王楓,劉有軍,丁金立,白帆,趙夕,任曉辰. 醫(yī)用生物力學(xué). 2013(06)
[4]改良B-T手術(shù)與中央分流術(shù)的血流動(dòng)力學(xué)比較[J]. 丁金立,劉有軍,王楓,任曉辰,喬愛(ài)科. 醫(yī)用生物力學(xué). 2013(01)
[5]雙向雙側(cè)格林手術(shù)的數(shù)值研究[J]. 趙夕,劉有軍,白帆,任曉辰,丁金立,王楓. 醫(yī)用生物力學(xué). 2012(05)
[6]早產(chǎn)兒動(dòng)脈導(dǎo)管未閉危險(xiǎn)因素臨床分析[J]. 陳涵強(qiáng),楊文慶,楊長(zhǎng)儀. 中國(guó)新生兒科雜志. 2010(01)
[7]心血管外科學(xué)[J]. 吳清玉,於其賓. 中華醫(yī)學(xué)雜志. 2002(24)
[8]新生兒先天性心臟病145例分析[J]. 何建平,吳明昌,任儀蓀. 中華圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)雜志. 1999(04)
碩士論文
[1]改良BT手術(shù)不同吻合方式血流動(dòng)力學(xué)幾何多尺度數(shù)值模擬研究[D]. 任曉辰.北京工業(yè)大學(xué) 2014
本文編號(hào):3212351
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