本文關(guān)鍵詞：人工心臟吻合口位置和面積的變化對血栓在主動脈內(nèi)運動規(guī)律的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：人工心臟在終末期心衰治療中有著重要的作用,而血栓是人工心臟的嚴重并發(fā)癥。傳統(tǒng)研究主要聚焦在抗凝效果和優(yōu)化血泵設(shè)計等方面,但血栓導致的并發(fā)癥如卒中依然偏高,因而優(yōu)化主動脈內(nèi)的血流動力學狀態(tài)成為改善血栓并發(fā)癥的突破口。前期研究認同人工心臟流出管道的位置與吻合口面積是改變主動脈血流特性的重要參數(shù),而它們對于血栓在主動脈內(nèi)運動規(guī)律的影響尚不明確。本文的研究目標是從吻合口位置和面積兩個方面闡述其對血栓運動的影響規(guī)律,通過優(yōu)化吻合口位置和面積降低卒中發(fā)生的概率。針對上述問題,論文開展兩個方面的研究。第一,通過三維重建技術(shù)和虛擬手術(shù)建模軟件相結(jié)合獲得吻合口位置不同模式的模型,采取離散相與有限元理論相結(jié)合的方法,對吻合口位置模式下的模型進行血流動力學分析,通過分析血流動力學參數(shù),人工心臟和心腔內(nèi)產(chǎn)生的血栓進入血液循環(huán)后在主動脈內(nèi)的分布情況,探討優(yōu)化主動脈內(nèi)的血流狀態(tài)對血栓分布的影響。第二,基于三維重建和輔助軟件獲得吻合口面積系列模型,采用將血栓設(shè)置為離散相,血液設(shè)置為連續(xù)相的數(shù)值模擬方法,研究吻合口面積對血栓在主動脈內(nèi)運動規(guī)律的影響。對不同來源血栓的分布情況進行統(tǒng)計分析,探討吻合口面積的變化對血栓在主動脈內(nèi)運動規(guī)律的影響,本論文的研究結(jié)果如下。第一,吻合口位置位于前壁,介于前壁和側(cè)壁之間,以及側(cè)壁時,血栓進入腦部的概率分別為23.6%、33.8%、36.7%。三種吻合口位置下,人工心臟產(chǎn)生的血栓進入腦部的概率分別為11.59%、6%、45.36%。三種吻合口位置下,心腔內(nèi)產(chǎn)生的血栓進入腦部的概率分別為25.6%、38%、34.75%。第二,隨著吻合口面積逐漸增大,血栓進入腦部的概率分別為24.6%、23.6%、28.65%和31.42%。四種吻合口面積下,人工心臟產(chǎn)生的血栓進入腦部的概率分別為8.5%、11.6%、27.36%和43.24%。四種吻合口面積下,心腔內(nèi)產(chǎn)生的血栓進入腦部的概率分別為27.19%、25.59%、28.86%和30.69%。第三,吻合口的下游一直存在順時針旋轉(zhuǎn)的渦流,心臟舒張期與收縮期相比,渦流位置下降。在不同吻合口模式下,渦流位置越靠近頭臂干動脈,則血栓進入頭臂干血管的概率增大,且隨著吻合位置的變化,主動脈弓區(qū)域的渦流變化狀況也有所差別,越靠近左鎖骨下動脈,通過左鎖骨下動脈進入腦部的概率越大。結(jié)果表明:當吻合口位置位于主動脈的前壁時,血栓進入腦部的概率最低;吻合口面積與流出管道面積相同時,血栓進入腦部的概率最低;吻合口位置和面積的變化顯著改變主動脈內(nèi)的血流特性,影響血栓在主動脈內(nèi)的運動規(guī)律。可以通過優(yōu)化吻合口位置和面積,降低卒中發(fā)生的概率。
【關(guān)鍵詞】：心力衰竭 人工心臟 血流動力學 血栓分布 腦卒中
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R541.6;R318.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析12-15
• 1.2.1 人工心臟的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 血栓與人工心臟13-14
• 1.2.3 人工心臟血流動力學研究14-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-18
• 第2章 人工心臟流出管道有限元模型的構(gòu)建18-24
• 2.1 三維重建方法18-19
• 2.2 基于醫(yī)學圖像的三維重建19-23
• 2.2.1 幾何模型的初步構(gòu)建19-20
• 2.2.2 三維模型的平滑處理20-21
• 2.2.3 模型的切割處理和流出管道模型的構(gòu)建21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 數(shù)值模擬計算方法24-28
• 3.1 數(shù)值模擬簡介24
• 3.2 流體運動控制方程24-26
• 3.3 顆粒運動26-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 第4章 吻合口位置對血栓在主動脈內(nèi)運動規(guī)律的數(shù)值模擬研究28-42
• 4.1 研究方案28-33
• 4.1.1 吻合口位置模式下幾何模型的構(gòu)建28-29
• 4.1.2 有限元模型的建立29-30
• 4.1.3 離散相和材料屬性設(shè)置30-31
• 4.1.4 施加邊界條件31-32
• 4.1.5 血流動力學分析32-33
• 4.2 結(jié)果分析33-39
• 4.3 本章小結(jié)39-42
• 第5章 吻合口面積對血栓在主動脈內(nèi)運動規(guī)律的血流動力學分析42-52
• 5.1 研究方案42-44
• 5.1.1 吻合口面積變化的幾何模型42-43
• 5.1.2 材料屬性設(shè)置和邊界條件的施加43-44
• 5.2 計算結(jié)果分析44-50
• 5.3 本章小結(jié)50-52
• 結(jié)論與展望52-54
• 參考文獻54-60
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的學術(shù)論文60-62
• 致謝62

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本文編號：1084226