發(fā)布時間：2018-04-11 00:17

  本文選題：血流動力學 + 心血管疾病��； 參考：《北京工業(yè)大學》2013年博士論文

【摘要】：血流動力學因素直接作用于血管內(nèi)皮細胞，對內(nèi)皮細胞的生理和病理功能具有調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，在血管分叉、彎曲、動脈瓣膜等部位存在異常和不均勻的血流動力學因素，包括流動分離、渦流、高壓、低壁面切應力、振蕩剪切應力、長粒子滯留時間、二次流等。這些異常的血流動力學因素能夠引起血管內(nèi)膜增生、內(nèi)皮細胞損傷等，導致血管壁面處動脈粥樣硬化斑塊的形成，被普遍認為是血管病變產(chǎn)生與發(fā)展的重要原因，稱為粥樣硬化危險性血流動力學因素。 危險性血流動力學因素除發(fā)生在上述特定血管部位之外，在心血管搭橋手術(shù)局部位置也存在，可能會導致手術(shù)部位的血管內(nèi)膜增生，造成術(shù)后血管再狹窄、移植血管病變等臨床癥狀，影響著手術(shù)的成敗及長期有效性。因此，在心血管疾病的手術(shù)過程中，也必須充分考慮血流動力學因素。心血管疾病治療的手術(shù)規(guī)劃就是在術(shù)前通過對各種手術(shù)方案可能產(chǎn)生的血流動力學因素進行預測和比較，避免危險性血流動力學因素，，從而優(yōu)化術(shù)后的血流動力學，為手術(shù)決策提供依據(jù)。 本論文以優(yōu)化手術(shù)血流動力學，輔助心血管手術(shù)決策為目的，開展了單心室、Fallot四聯(lián)癥和冠狀動脈狹窄三種心血管疾病的血流動力學研究，從搭橋手術(shù)幾何多樣性角度研究了不同手術(shù)方式的血流動力學特征，評估了不同搭橋幾何對手術(shù)效果的影響，為臨床手術(shù)決策和疾病預防提供了理論依據(jù)。 論文的研究內(nèi)容包括以下幾方面： （1）個性化心血管手術(shù)建模研究：主要包括兩部分工作，一是基于醫(yī)學圖像的個性化解剖模型三維重建；二是基于重建模型，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)心血管手術(shù)虛擬建模工具，實現(xiàn)心血管手術(shù)虛擬操作，構(gòu)建了血流動力學仿真所需的個性化手術(shù)模型。 （2）單心室手術(shù)模型的血流動力學數(shù)值研究：研究了治療單心室疾病的Fontan手術(shù)的三個步驟，主要研究了不同搭橋位置、角度、血管直徑等幾何因素對血流動力學的影響，尋找最優(yōu)化的搭橋幾何結(jié)構(gòu)，達到分離體循環(huán)和肺循環(huán)、減小手術(shù)后的能量損失、實現(xiàn)肝靜脈血向兩肺的平均分流、實現(xiàn)腔靜脈血向左右肺動脈的平均灌注、減少渦流及低壁面切應力等危險性血流動力學現(xiàn)象的目的，提高手術(shù)的長期有效性。 （3）法洛氏四聯(lián)癥手術(shù)模型的血流動力學數(shù)值研究：研究了兩種常用的體肺分流術(shù)，即改良的BT手術(shù)和中央分流術(shù)。著重分析了搭橋管的局部血流動力學內(nèi)環(huán)境，定量分析了主動脈向肺動脈的血液灌注比，搭橋后左、右肺動脈的分流比等，指導臨床醫(yī)生更好的認識體肺分流術(shù)，輔助臨床體肺分流術(shù)的決策。 （4）冠狀動脈狹窄手術(shù)模型的血流動力學數(shù)值研究：研究了冠狀動脈不同狹窄率時競爭流對搭橋管內(nèi)血流動力學的影響，探索競爭流與搭橋管失敗之間的關(guān)系；研究了傳統(tǒng)冠狀動脈搭橋術(shù)后血管內(nèi)的血流動力學，發(fā)明了一種雙移植管搭橋方式來增加手術(shù)后的血管通透性，減小冠狀動脈再狹窄的發(fā)生幾率。 論文通過血流動力學因素的優(yōu)化來優(yōu)化搭橋血管幾何結(jié)構(gòu)，建立了一套醫(yī)學圖像三維重建-虛擬心血管手術(shù)建模-血流動力學計算與評估相結(jié)合的心血管疾病手術(shù)規(guī)劃理論和方法，對促進血流動力學的臨床應用、提高心血管手術(shù)的科學化水平具有理論意義和潛在的應用價值。
[Abstract]:The direct effects of hemodynamic factors on vascular endothelial cells, play a role in the regulation of physiological and pathological function of endothelial cells. The study found that bending in the vascular bifurcation, abnormal hemodynamic factors and uneven aortic valve and other parts, including flow separation, vortex flow, high pressure, low wall shear stress, shear oscillation long force, particle residence time, the two time flow. These abnormal hemodynamic factors can cause vascular intimal hyperplasia, endothelial cell damage, resulting in the formation of vascular wall of atherosclerotic plaque, is generally considered to be an important cause of the emergence and development of vascular lesions, called atherosclerosis risk of hemodynamic factors.
In addition to the occurrence of the risk factors of hemodynamics in addition to the above specific vascular site also exists in the local position of cardiovascular bypass surgery may lead to intimal hyperplasia in the surgical site, causing restenosis after angioplasty, the clinical symptoms of transplant vasculopathy, affect the success of the surgery and long-term effectiveness. Therefore, in the operation process of cardiovascular disease in, we must fully consider the hemodynamic factors. Surgical planning for the treatment of cardiovascular disease is by preoperative hemodynamic factors on various surgical options may produce prediction and comparison of hemodynamics to avoid risk factors, so as to optimize the hemodynamics after operation, and provide the basis for the surgical decision.
In this paper, in order to optimize the operation of hemodynamics, cardiovascular surgery assisted decision to carry out single ventricle, hemodynamics of tetralogy of Fallot and coronary artery stenosis in three kinds of cardiovascular diseases, from the perspective of bypass geometric blood flow mechanics characteristics of different surgical methods, evaluated the effects of different bypass geometry on the result of the operation that provides a theoretical basis for clinical decision-making and disease prevention.
The research contents of this paper include the following aspects:
(1) modeling of personalized cardiovascular surgery: mainly includes two parts, one is the medical image three-dimensional reconstruction model based on personalized anatomy; two is based on the reconstruction model, using virtual reality technology to develop virtual modeling tools to achieve cardiovascular surgery, cardiovascular surgery virtual operation, then the individual operation model of hemodynamic simulation is required.
(2) study on the hemodynamic numerical model of single ventricle surgery: three steps to study the surgical treatment of single ventricle disease Fontan, angle was studied, the effect of vascular bypass position, diameter of geometrical factors on hemodynamics, to find optimal bypass geometry to separate, systemic and pulmonary circulation, reduce the energy loss after surgery, hepatic venous blood to achieve average pulmonary shunt in two, cavity venous blood to the average perfusion of pulmonary arteries, reduce the eddy current and the low wall shear stress and other dangerous hemodynamic phenomena to improve the long-term effectiveness of surgery.
(3) study on the hemodynamic values of tetralogy of Fallot surgery model: a study of two common pulmonary shunt, the modified BT operation and the central shunt. Focuses on the analysis of the local hemodynamics in the bypass pipe environment, quantitative analysis of the aorta to the blood perfusion of pulmonary artery bypass ratio, left, right the ratio of pulmonary artery shunt, guide clinicians better understand pulmonary shunt assisted clinical systemic pulmonary shunt decision.
(4) on the hemodynamics of coronary artery stenosis surgery numerical model of coronary artery stenosis rate when the competition flow effect on the hemodynamics in the bypass pipe and bypass pipe flow, explore the competitive relationship between failure; hemodynamic blood vessels in conventional coronary artery bypass grafting after research, invented a double bypass graft to increase vascular permeability after surgery, reduce the incidence of coronary artery restenosis.
Through the optimization of hemodynamic factors to optimize the bypass vessel geometry, established the calculation and evaluation of a medical image 3D reconstruction of virtual modeling of hemodynamics in cardiovascular surgery combined with cardiovascular surgery planning theory and method of clinical application of promoting blood flow dynamics, has theoretical significance and potential application value to improve the scientific the level of cardiovascular surgery.

【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.01

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本文編號：1733582