论文部分内容阅读
目的：随着社会的不断发展，人们生活和工作等方面的节奏在逐渐加快，压力也在不断的增加，再加上我国也逐渐步入老龄化社会，冠心病的发病率呈逐渐上升的趋势，成为危害人类健康的常见病之一，同时研究发现冠心病患者年龄也在逐渐年轻化。本实验的主要目的是采用MSCT扫描所得真实的Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段狭窄数据,应用数字图像处理的三维重建技术，建立真实的心血管模型。三维重建技术与CFD技术结合则得到心血管模型血流动力学参数，如管壁压力、管壁剪切力、流速等。为模拟冠脉狭窄血流动力学提供可视化研究平台。方法：回顾性分析2012年10月-2013年1月行冠状动脉CTA扫描的患者30例，从中选取冠状动脉Ⅰ°-Ⅳ°狭窄典型病例各一例。使用河北医科大学第二医院影像科的PHILIPS公司的256排螺旋CT进行图像扫描，采用扬子江药业集团有限公司生产的非离子型造影剂碘海醇注射液（欧苏）（350-370mgI/mL）,扫描范围气管分叉下2cm到膈肌。扫描完成后在PACS影像工作站中分别测量不同狭窄程度冠状动脉狭窄前管腔直径、狭窄处管腔直径、狭窄后管腔直径，计算血管狭窄程度。选取CT扫描数据以DICOM格式存储到可读写光盘。将在PACS影像工作站中导出的DICOM文件导入MIMICS14.0软件对Ⅰ°-Ⅳ°狭窄冠状动脉进行建模。随后将MIMICS14.0生成的冠状动脉三维模型数据导入逆向工程软件Geomagic9.0软件中进行优化处理，形成fedb文件。然后将模型文件导入Workbench13.0，利用此软件建立的流固耦合程序，分别对管壁和血液进行网格划分和设置，进行耦合计算和分析。结果：1获得真实的Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段血管的三维有限元分析模型，血管管壁设定为弹性血管,这样比较符合真实的动脉血管，如此建立模型不但确保了数据的真实性和准确性而且我们可以进行各种流体力学实验。2得到了Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段血管内血液的流动变化的可视化图形，并对其进行流-固耦合的计算，得到一系列可视化的计算流体数据。3Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段血管狭窄处流线密集度逐渐增加、欠均匀。4Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段血管狭窄处管腔内的流速逐渐增加。狭窄前流速较狭窄后流速慢。5Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段血管狭窄前至狭窄处血管压力快速下降，且随着狭窄程度的增加，压力变化梯度也增加。狭窄处的后部存在回流区。6Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段狭窄处壁面剪切力最高，且随着狭窄程度的增加，剪切力变化梯度增加。狭窄处的后壁面剪切力较低。7血管狭窄处血流动力学变化较复杂。血流对狭窄处的冲击，会引起管腔狭窄处压力下降，管壁剪切力变化也最明显，这些可能是形成动脉硬化的原因。冠状动脉狭窄前流速较狭窄后流速减慢，血管狭窄处流速加快、压力变化梯度增加、剪切力变化梯度增加，均可导致斑块的增大和加大对斑块的冲击，增加了粥样斑块脱落的风险。狭窄处的后部可能存在的回流区，同样可能会损伤血管内皮组织，加速血栓的发展。结论：1利用真实的Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段狭窄的测量数据，建立了各度狭窄的数字模型。2.建立了Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段狭窄的有限元模型。3.利用计算流体力学方法对Ⅰ°-Ⅳ°左冠状动脉前降支近段狭窄进行了流体力学计算和分析。4.探索建立了可视化分析冠脉狭窄流体状态的技术方法。