【摘要】：血流儲(chǔ)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)。基于患者CCTA影像數(shù)據(jù)進(jìn)行冠脈FFRct的無(wú)創(chuàng)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法(CFD),自提出以來(lái)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(kāi)源代碼無(wú)法獲取,不便于后續(xù)開(kāi)發(fā)個(gè)性化冠脈FFRct應(yīng)用軟件。介觀格子玻爾茲曼方法(LBM)的開(kāi)源代碼庫(kù)為開(kāi)發(fā)個(gè)性化的血流動(dòng)力學(xué)計(jì)算提供了方便。本文將探討LBM用于冠脈FFRct計(jì)算的可行性。首先基于計(jì)算機(jī)輔助三維制圖軟件SolidWorks構(gòu)建理想化冠狀動(dòng)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(duì)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(jì)算效率與結(jié)果準(zhǔn)確性上進(jìn)行對(duì)比分析,初步驗(yàn)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(duì)2012~2015年在沈陽(yáng)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(duì)冠脈分支進(jìn)行網(wǎng)格依賴性分析,并且將模擬計(jì)算的結(jié)果在計(jì)算效率與結(jié)果準(zhǔn)確性上進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證LBM的可行性。通過(guò)上述對(duì)比分析結(jié)果顯示,當(dāng)模型較為規(guī)則時(shí),LBM模擬計(jì)算效率要比有限元軟件ANSYS高。當(dāng)模型較為復(fù)雜時(shí),反之。經(jīng)過(guò)網(wǎng)格依賴性分析發(fā)現(xiàn),LBM數(shù)值模擬冠狀動(dòng)脈FFRct與有限元分析軟件ANSYS模擬的結(jié)果相對(duì)誤差在0.1%左右,驗(yàn)證了LBM數(shù)值模擬冠狀動(dòng)脈FFRct可行性。本研究的模擬計(jì)算為后續(xù)開(kāi)發(fā)冠狀動(dòng)脈FFRct應(yīng)用軟件提供了技術(shù)支持,為臨床冠狀動(dòng)脈FFRct的計(jì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O241;R541.4;R816.2
【圖文】：

2.2 冠脈 FFRct 技術(shù)流程簡(jiǎn)介FFRct 是一種結(jié)合 CFD 方法和計(jì)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(guò) CCTA 提取患者的冠狀動(dòng)脈樹(shù)和左心室質(zhì)量，然后采用上述流體動(dòng)力學(xué)方法模擬冠狀動(dòng)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(yùn)算，便可以模擬計(jì)算冠狀動(dòng)脈樹(shù)上任一點(diǎn)的 FFR[48,50]。無(wú)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(duì)患者冠脈進(jìn)行 3D 重建；對(duì)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(jì)算；對(duì)計(jì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行后處理。本文接下來(lái)將對(duì)各個(gè)流程進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 動(dòng)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(duì)程序調(diào)試成功以法基于患者冠脈 3D 模型進(jìn)一步驗(yàn)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(shí)冠脈模型進(jìn)行初步重建，如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 祝小霞;丁e醵

本文編號(hào)：2736957