不同截面支架治疗囊状和梭形动脉瘤的流固融合数值模拟研究

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颅内动脉瘤的支架介入疗法会影响动脉瘤内的血流动力学效果,支架疗法的发展也促进了新型颅内动脉瘤支架的研发。不同截面形状支架的流阻是影响血液流动情况的因素之一。本研究提出了一种区别于传统支架类型的三角形截面支架,并对各支架介入治疗囊状动脉瘤和梭形动脉瘤的血流动力学进行流固耦合数值模拟。旨在比较分析每种支架对瘤腔的影响,并比较囊状和梭形两种动脉瘤形态用不同支架置入治疗的血流动力学差异。  构建了3种支架(圆形、矩形和三角形截面)和两类瘤腔(囊状和梭形动脉瘤)的三维理想实体模型,共得到支架置入前的2个模型和置入后的6个模型。分别对血管壁和血流进行网格划分、建立相应的有限元模型。在相同的材料属性及边界条件下,利用有限元法对8个模型进行流固耦合数值模拟。提取数值模拟结果,比较3种支架的血流动力学效果及两种瘤腔的流动特点和受力情况。  计算结果显示,置入矩形截面支架的模型比另两种的速度更低、流阻更高、流转时间更长,所以矩形截面支架、三角形截面支架、圆形截面支架血液流动的影响效果依次降低。在削弱壁面切应力大小、降低壁面切应力波动性方面,由高到低依次为矩形、三角形、圆形截面支架,但矩形截面支架引起的壁面升压高于三角形和圆形截面支架。壁面应力分布和变形结果表明,动脉瘤沿远侧壁生长的可能性大于近侧壁,瘤顶破裂的风险较大。梭形动脉瘤比囊状动脉瘤的腔体更大、瘤颈更宽,流动情况更为复杂。各支架在置入囊状动脉瘤后的表现各有优劣,矩形和三角形截面支架在梭形动脉瘤中显示出了更好的血流动力学效果。  数值模拟结果证实了各类支架治疗动脉瘤的有效性,也对不同形态瘤腔选取最优的治疗支架类型进行了初步探讨。3种截面支架展示了不同的血流动力学,这些结果为血管内支架的结构设计和优化提供了有意义的参考依据。在此基础上,可结合实际临床数据开展个性化的建模仿真,其结果将更具临床意义和应用前景。
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