本文選題：血流動(dòng)力學(xué) + 粥樣斑塊�。� 參考：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：心腦血管疾病已成為威脅人類健康的主要元兇,其中75%的病例是由粥樣硬化斑塊引發(fā),且患病率仍在不斷上升。基于計(jì)算流體力學(xué)的血流動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析技術(shù)是當(dāng)前研究粥樣斑塊形成機(jī)理、評(píng)價(jià)粥樣斑塊危險(xiǎn)程度及規(guī)劃治療方案、評(píng)價(jià)醫(yī)療器械設(shè)計(jì)可行性的重要手段。目前,兩相流模型、非牛頓流體模型已在血流特性分析中得到了廣泛應(yīng)用,但這兩種模型無(wú)法同時(shí)計(jì)算多種血液組分在血管中的分布情況,造成在研究粥樣斑塊機(jī)理中難以定量分析低密度脂蛋白(粥樣斑塊生長(zhǎng)的直接誘因)濃度與粥樣斑塊生長(zhǎng)的關(guān)系。本文將多組分流和多相流耦合起來形成多組分多相流模型,并運(yùn)用到血流特性計(jì)算與分析中,能夠同時(shí)計(jì)算紅細(xì)胞、高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)等其他多種血液組分的濃度值,可實(shí)現(xiàn)對(duì)低密度脂蛋白的定量分析,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)斑塊的生長(zhǎng)機(jī)制。本文主要研究結(jié)果與創(chuàng)新如下:1、在狹窄血管內(nèi)對(duì)比分析了多組分多相流模型與牛頓流體、非牛頓流體、兩相流模型結(jié)果的差異性,多組分多相流模型不僅能得到與非牛頓流體和兩相流模型相接近的血流動(dòng)力學(xué)特性結(jié)果及紅細(xì)胞分布結(jié)果,還能夠定量得到HDL和LDL濃度分布結(jié)果,分析比較表明,多組分多相流模型在血流動(dòng)力學(xué)計(jì)算中具有較好的適用性。2、在狹窄血管內(nèi)基于多組分多相流模型分析了血流速度、紅細(xì)胞壓積、LDL擴(kuò)散系數(shù)對(duì)血流特性的影響。血流速度的變化可導(dǎo)致血管內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)及血液組分濃度發(fā)生變化,并且在血流速度越大斑塊越容易破裂,可知脈動(dòng)血流條件下,血管內(nèi)血流特性是不斷變化的。紅細(xì)胞壓積的增大可導(dǎo)致近壁面血液流速減小,壁面切應(yīng)力增大及壓力梯度增加,可知紅細(xì)胞壓積高的患者斑塊更易發(fā)生破裂。LDL擴(kuò)散系數(shù)的降低僅改變LDL濃度值,將導(dǎo)致更多LDL滲透進(jìn)入血管壁。3、基于多組分多相流模型分析了斑塊幾何參數(shù)對(duì)血流特性的影響。斑塊高度的增加會(huì)導(dǎo)致斑塊下游回流增強(qiáng),斑塊表面切應(yīng)力和壓力梯度增大,斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)越高;還導(dǎo)致斑塊上游血管和心臟負(fù)擔(dān)增大,下游血液倒流可能性的增加;隨著斑塊高度的增加,流動(dòng)分離位置LDL濃度先上升后下降,因此斑塊生長(zhǎng)速度也先增大后減小。斑塊寬度越寬,斑塊表面壁面切應(yīng)力和壓力梯度最大值減小,斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)更低;流動(dòng)分離位置LDL濃度最大值越低,斑塊生長(zhǎng)速度減小。血管相同狹窄率下,相較于對(duì)稱斑塊,非對(duì)稱性斑塊下游血液流動(dòng)越復(fù)雜,斑塊表面切應(yīng)力和壓力梯度值更大,斑塊發(fā)生破裂的概率更高;同時(shí)斑塊表面流動(dòng)分離點(diǎn)LDL濃度更大,斑塊生長(zhǎng)速度更快。4、基于多組分多相流模型分析了重建頸動(dòng)脈樹內(nèi)血流特性分布狀況。發(fā)現(xiàn)在彎曲血管內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了低流速、低壁面切應(yīng)力使得該區(qū)域LDL濃度升高,形成了易導(dǎo)致斑塊生成的血流環(huán)境。在左、右頸動(dòng)脈分叉位置處,頸內(nèi)動(dòng)脈外側(cè)均發(fā)現(xiàn)了斑塊的存在,在斑塊后方形成一個(gè)低流速和低壁面切應(yīng)力區(qū)域,同時(shí)伴有回流和螺旋流,導(dǎo)致HDL、LDL在該區(qū)域濃度上升,紅細(xì)胞濃度下降,易造成血管壁表面內(nèi)皮細(xì)胞缺氧,血管壁通透性增大,更多的LDL會(huì)滲透進(jìn)入血管壁,斑塊會(huì)進(jìn)一步生長(zhǎng)。5、通過對(duì)患者左、右頸動(dòng)脈樹中血流特性對(duì)比分析可知,患者右頸動(dòng)脈斑塊已嚴(yán)重影響了患者的健康。不僅使斑塊下游血液流動(dòng)更為復(fù)雜,右頸內(nèi)動(dòng)脈供血量減少,右側(cè)腦部血管供血不足;還將導(dǎo)致其他血管和心臟壓力的增大,負(fù)擔(dān)加重;在右側(cè)頸動(dòng)脈斑塊表面出現(xiàn)了極高的壁面壓力梯度和面切應(yīng)力,斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)極大。研究表明,該患者應(yīng)當(dāng)及時(shí)接受治療,以防發(fā)生突發(fā)性腦部疾病。狹窄血管內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成不僅與血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)有關(guān),LDL濃度的異常更是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊生長(zhǎng)的直接誘發(fā)因素。多組分多相流模型能夠同時(shí)計(jì)算血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)及多種血液組分濃度的結(jié)果,實(shí)現(xiàn)從力學(xué)影響和物質(zhì)誘導(dǎo)兩方面對(duì)斑塊的形成機(jī)理進(jìn)行研究及對(duì)患者病情進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。本文研究方法豐富了動(dòng)脈疾病致病機(jī)理的研究手段,能夠?yàn)榕R床醫(yī)學(xué)相關(guān)研究起到很好的促進(jìn)作用。
[Abstract]:In this paper , the effects of blood flow velocity , hematocrit and LDL diffusion coefficient on blood flow are analyzed . The results show that the blood flow in the right carotid artery is more complex , the blood flow in the right internal carotid artery is more complex , the blood flow in the right internal carotid artery is increased , and the blood vessel wall permeability increases .
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2030724