血流动力学因素在颅内动脉瘤发病机制中作用的研究

论文摘要

目的:模拟颅内动脉弯曲和分叉处以及相应部位动脉瘤的血流动力学行为并获取血流动力学参数,分析血流动力学因素在颅内动脉瘤发生、生长和破裂过程中的作用,为动脉瘤的临床预防、治疗提供理论依据。方法:利用计算流体力学数值模拟方法,应用MIMICS10.0软件,对颅内动脉弯曲和分叉处以及相应部位40例动脉瘤进行三维模型重建。借助ANSYS11.0进行血流动力学行为的数值模拟,获取血流动力学的各种参数(血流速度,压力和剪切力)。对比描述各部位血流动力学参数特点,分析血流动力学因素在颅内动脉瘤发生、生长的作用。依据载瘤动脉几何形状对动脉瘤进行分类,描述各种类型动脉瘤的血流动力学特点,并分析其与动脉瘤破裂的关系。结果:利用计算流体力学数值模拟方法,可很好的反映血流动力学行为并获取血流动力学各种参数。颈内动脉弯曲凸面压力明显高于凹面(P=0.0001);颅内动脉分叉处压力明显高于入口动脉和出口动脉(P＜0.05),而剪切力明显低于入口动脉和出口动脉(P＜0.0001);动脉瘤瘤内高压力区和高剪切力区分布于瘤颈远端及相邻瘤壁。依据载瘤动脉几何形状,动脉瘤可分为侧壁动脉瘤、具有分支引流血管的侧壁动脉瘤、顶端动脉瘤和梭形动脉瘤。宽颈曲管侧壁动脉瘤瘤内压力及剪切力明显高于窄颈平直的侧壁动脉瘤(F=349.72,P=0.000;F=34.46,P=0.000);具有粗大分支引流血管的侧壁动脉瘤压力及剪切力明显高于具有细小分支引流血管的侧壁动脉瘤(F=107.87,P=0.000;18.20,P=0.001);出口动脉和入口动脉的夹角大的顶端动脉瘤瘤内压力高于出口动脉和入口动脉的夹角小的顶端动脉瘤(F=3.24,P=0.071);曲管侧壁动脉瘤破裂率明显高于平直的侧壁动脉瘤(X~2=5.004,P=0.025),顶端动脉瘤破裂率高于侧壁动脉瘤(X~2=3.85,P=0.05);瘤内平均压力与载瘤动脉平均压力比大于0.95以上的动脉瘤均为破裂动脉瘤。结论:计算流体力学数值模拟是目前研究颅内动脉瘤血流动力学可靠的方法;颅内动脉弯曲和分叉处的局部高压力可能是动脉瘤发生的力学基础。压力和剪切力共同促进动脉瘤的生长;动脉瘤的发生应该有病理学因素参与;载瘤动脉几何形状明显影响动脉瘤的血流动力学特点;具有相对瘤内高压力和/或高剪切力的动脉瘤更容易破裂。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一部分 血流动力学的计算流体力学数值模拟研究
• 1 计算流体力学基础
• 1.1 计算流体力学原理
• 1.2 计算流体力学的工作步骤
• 1.3 假设前提
• 2 血流动力学的计算流体力学数值模拟具体过程
• 2.1 材料与方法
• 2.2 3D-DSA容积成像数据采集
• 2.3 颅内动脉瘤三维模型的建立
• 2.4 颅内动脉瘤血流数值模拟
• 3 颅内动脉瘤血流动力学相关参数及获取
• 4 计算流体力学可靠性的验证
• 5 讨论
• 6 结论
• 第二部分 血流动力学因素在颅内动脉瘤发生和生长中作用的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 资料
• 1.2 图形获取、模型构建和数值模拟步骤
• 1.3 数据获取及统计学分析
• 2 结果
• 2.1 颈内动脉血流动力学特点
• 2.1.1 血流
• 2.1.2 压力
• 2.1.3 剪切力
• 2.2 颅内动脉分叉部位血流动力学特点
• 2.2.1 血流
• 2.2.2 压力
• 2.2.3 剪切力
• 2.3 颈内动脉床突上段动脉瘤血流动力学特点
• 2.3.1 血流
• 2.3.2 压力
• 2.3.3 剪切力
• 2.4 大脑中动脉瘤血流动力学特点
• 2.4.1 血流
• 2.4.2 压力
• 2.4.3 剪切力
• 3 讨论
• 4 结论
• 第三部分 颅内动脉瘤血流动力学特点及与动脉瘤破裂的相关分析
• 1 材料与方法
• 1.1 临床资料
• 1.2 图形获取、模型构建和数值模拟
• 1.3 数据获取及统计学分析
• 2 结果
• 2.1 依据载瘤动脉的几何形状对动脉瘤进行分类
• 2.2 侧壁动脉瘤血流动力学特点
• 2.3 具有分支引流血管的侧壁动脉瘤血流动力学特点
• 2.4 顶端动脉瘤的血流动力学特点
• 2.5 梭形动脉瘤的血流动力学特点
• 2.6 不同类型动脉瘤血流动力学比较
• 2.7 动脉瘤破裂的血流动力学特点相关分析
• 2.8 不同类型动脉瘤破裂率差别
• 2.8.1 侧壁动脉瘤
• 2.8.2 具有分支引流血管的侧壁动脉瘤
• 2.8.3 顶端动脉瘤
• 2.8.4 顶端动脉瘤与侧壁动脉瘤
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 文献综述
• 攻读学位期间发表文章情况
• 致谢