發(fā)布時間：2020-07-01 15:43

【摘要】：血流儲備分?jǐn)?shù)(FFR)是目前臨床上用于診斷冠脈狹窄是否引起心肌缺血的金標(biāo)準(zhǔn)�；诨颊逤CTA影像數(shù)據(jù)進(jìn)行冠脈FFRct的無創(chuàng)計算流體動力學(xué)方法(CFD),自提出以來受到研究學(xué)者和臨床醫(yī)生的廣泛關(guān)注。目前,有限元分析軟件ANSYS常用于數(shù)值模擬冠脈FFRct。有限元分析軟件ANSYS作為發(fā)展較為成熟的商業(yè)軟件,其數(shù)值模擬功能強(qiáng)大,但其開源代碼無法獲取,不便于后續(xù)開發(fā)個性化冠脈FFRct應(yīng)用軟件。介觀格子玻爾茲曼方法(LBM)的開源代碼庫為開發(fā)個性化的血流動力學(xué)計算提供了方便。本文將探討LBM用于冠脈FFRct計算的可行性。首先基于計算機(jī)輔助三維制圖軟件SolidWorks構(gòu)建理想化冠狀動脈血流模型。理想化冠脈血流模型是根據(jù)正常成年人冠脈尺寸平均生理值的范圍,建立的不同狹窄程度的理想化冠脈直圓管模型。然后,分別利用LBM和有限元軟件ANSYS對上述直圓管模型進(jìn)行網(wǎng)格依賴性分析。最后,將兩種方法最終模擬的結(jié)果在計算效率與結(jié)果準(zhǔn)確性上進(jìn)行對比分析,初步驗證LBM的可行性。當(dāng)數(shù)值模擬直圓管模型完成后,基于三維重建軟件Mimics、Freeform、Geomagic、SolidWorks等對2012~2015年在沈陽盛京醫(yī)院就診的冠脈狹窄的患者的冠脈分支進(jìn)行三維重建,同樣分別基于LBM與有限元軟件ANSYS對冠脈分支進(jìn)行網(wǎng)格依賴性分析,并且將模擬計算的結(jié)果在計算效率與結(jié)果準(zhǔn)確性上進(jìn)行對比分析,進(jìn)一步驗證LBM的可行性。通過上述對比分析結(jié)果顯示,當(dāng)模型較為規(guī)則時,LBM模擬計算效率要比有限元軟件ANSYS高。當(dāng)模型較為復(fù)雜時,反之。經(jīng)過網(wǎng)格依賴性分析發(fā)現(xiàn),LBM數(shù)值模擬冠狀動脈FFRct與有限元分析軟件ANSYS模擬的結(jié)果相對誤差在0.1%左右,驗證了LBM數(shù)值模擬冠狀動脈FFRct可行性。本研究的模擬計算為后續(xù)開發(fā)冠狀動脈FFRct應(yīng)用軟件提供了技術(shù)支持,為臨床冠狀動脈FFRct的計算奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O241;R541.4;R816.2
【圖文】：

2.2 冠脈 FFRct 技術(shù)流程簡介FFRct 是一種結(jié)合 CFD 方法和計算機(jī) CT 影像學(xué)重建的功能學(xué)分析的新型技術(shù)。首先通過 CCTA 提取患者的冠狀動脈樹和左心室質(zhì)量，然后采用上述流體動力學(xué)方法模擬冠狀動脈內(nèi)血流情況，基于上述控制方程推導(dǎo)出的相關(guān)方程進(jìn)行一系列復(fù)雜運算，便可以模擬計算冠狀動脈樹上任一點的 FFR[48,50]。無論是基于有限元分析軟件 ANSYS 還是基于介觀特性的 LBM 方法，F(xiàn)FRct技術(shù)的基本流程大體相同。冠脈 FFRct 技術(shù)的基本流程如圖 2-1 所示[61]。臨床獲取患者的 CCTA 影像數(shù)據(jù)；基于 CT 影像數(shù)據(jù)對患者冠脈進(jìn)行 3D 重建；對冠脈3D 模型網(wǎng)格劃分以及設(shè)置邊界條件，邊界條件的設(shè)置包括 3D 模型出入口邊界條件，血管壁以及流體的材料屬性等；基于上述設(shè)置的條件，將冠脈 3D 模型導(dǎo)入到相應(yīng)的 CFD 軟件進(jìn)行仿真計算；對計數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行后處理。本文接下來將對各個流程進(jìn)行簡要描述。

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 動脈模型進(jìn)行 LBM 方法中程序的調(diào)試，所以構(gòu)建的理想脈正常生理值范圍的不同狹窄程度的直圓管模型。構(gòu)建完式，以 ANSYS 軟件進(jìn)行數(shù)值模擬的.x-t 格式，以及以 LB制或者 ASCII 形式的.stl 格式。M 方法基于不同狹窄程度的直圓管模型對程序調(diào)試成功以法基于患者冠脈 3D 模型進(jìn)一步驗證 LBM 的可行性。冠要醫(yī)學(xué)影像 3D 重建軟件 Mimics（Imperialist Inc.,比利時冠脈模型進(jìn)行初步重建，如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 祝小霞;丁e醵

本文編號：2736957