颈动脉血液动力学的数值模拟2014.10

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颈动脉分支的血流动力学数值模拟

4 讨论及结论
由于颈动脉窦易于发生动脉粥样硬化病变9是病理学家特别关注的区域0本研究的目的9是在更加真实的几何和生理条件下来研究颈动脉分支的血流动力学0所以9本研究采用在体测量的几何数据和生理流动参数面剪应力分
布情况0 动脉粥样硬化斑块高度集中于颈动脉窦血管
2 数值模拟
2. 几何模型通过在体测量的尺寸来构造颈动脉分支的几
何模型如图 1 所示颈动脉窦的长度为 1 CCA ICA 和 ECA 的长度为 CCA 直径的 7 7 和 5倍
2. 3 边界条件控制方程求解的边界条件为 - 在血管壁上为无滑流条件各速度分量为
零 - 在主颈动脉入口处压力随时间变化在体
控制方程采用时间推进的方法求解无量纲时
间步长为 0. 0001 分析共进行了三个心动周期控制方程的周期稳定解在第三个心动周期时得到
第期
刘有军9等2 颈动脉分支的血流动力学数值模拟
3 数值计算结果
颈动脉的动脉粥样硬化病变发生于颈动脉窦
的外侧壁9因此9颈动脉粥样硬化的生理和病理研究9对颈动脉窦内的血流动力学都特别关注O 本次数值模拟的结果包括颈动脉窦内的速度场~ 二次流和壁面剪应力O
外侧一个很小的区域内9并且斑块发生的位置与低的振荡型壁面剪应力高度相关9 其相关系数大于 OO 9[1O]0 本文数值计算结果表明9 在心脏收缩的减速期及舒张期9颈动脉窦中产生了流动分离9形成了低速回流区0该流动分离是瞬态的9从而导致了壁面剪应力的振荡9并且振荡的低壁面剪应力方向也是交替变化的0所以9按照动脉粥样硬化的低振荡壁面剪应力假说[ ]9心脏收缩的减速期和舒张期更易于发生颈动脉的粥样硬化病变0

血液动力学模型

血液动力学模型血液动力学模型是一种用于描述和分析心血管系统功能的模型。

通过模拟血液在心血管系统中的流动，血液动力学模型可以帮助我们理解血液循环中的各种生理参数，如血压、心脏泵血能力以及血管的阻力等。

这种模型为研究心血管疾病的发病机制、指导临床诊断和治疗策略提供了重要的理论基础和工具。

一、血液动力学模型的基本原理血液动力学模型根据血液的流动特性和心血管系统的解剖结构建立起数学模型。

在模型中，我们通常将心脏视为一个泵，将血管看作是一种阻力元件，通过描述泵的流量和血管的阻力，我们可以推导出血液循环中各个组织器官的血流动力学参数。

常用的血液动力学模型包括流体动力学模型和电路模型。

流体动力学模型是一种基于输运方程和质量守恒定律的模型，通过求解这些方程可以得到血液在心血管系统中的流速、压力等参数。

这种模型考虑了心脏和血管的解剖结构以及流体的运动方程，因此在模拟复杂的流动现象时具有比较高的准确性。

电路模型则是一种将心血管系统抽象为电路的模型。

通过将心脏视为电池、血管视为电阻、血流视为电流，我们可以利用电路理论来描述血液流动的特性。

电路模型简化了血液动力学模型的计算过程，便于分析和模拟不同情况下的血流动力学参数变化。

二、血液动力学模型的应用血液动力学模型在临床医学中具有广泛的应用价值。

通过模拟和分析血液循环中的动力学参数，我们可以深入了解心血管系统的功能状态，从而对心脏病、高血压、动脉硬化等疾病的发病机制及其影响进行研究。

例如，在研究心脏病时，血液动力学模型可以帮助我们评估心脏泵血能力的变化。

通过模拟心脏瓣膜的关闭和开启动作、心肌收缩和舒张过程，我们可以计算出心脏的每搏输出量、心脏指数等参数，用于评估心脏的功能状态。

这对于诊断心力衰竭、心肌缺血等心脏疾病具有重要的临床意义。

血液动力学模型还可以用于指导心血管疾病的治疗策略。

通过模拟不同治疗手段对血流动力学参数的影响，我们可以评估治疗效果，并优化治疗方案。

例如，在介入治疗中，我们可以模拟支架植入、血管成形术等手术操作对血管阻力的改变，进而评估手术效果和预测并发症的风险。

颈总动脉狭窄两相流数值模拟分析

-论论-颈总动脉狭窄两相流数值模拟分析陈阳彭红梅张东威赵洪明张红娜摘要：目的探讨颈总动脉位置处不同狭窄程度对颈动脉内血液流速、血管壁面压力、剪切应力的影响，分析颈总动脉位置处狭窄对脑部供血影响的血流动力学方面原因。

方法采用内蒙古民族大学附属医院提供的1例53岁男性健康颈动脉二维CT数据，应用医学建模软件MIMICS20.0将二维CT数据进行三维医学重建，然后利用3-Matic Medical软件，在颈总动脉位置处进行25%、50%、75%狭窄程度的人为干预，得到颈总动脉位置处3种不同程度狭窄的颈动脉模型。

在GEOMAGIC中进行模型的光滑处理,经过网格划分及边界条件设置后导入计算流体力学软件FLUENT14.5中，进行液（血浆）一固（红细胞）两相流血流动力学数值模拟。

通过观察不同狭窄程度下速度流线图及矢量图（分别截取狭窄处、分叉处上游、分叉处下游及分叉末端处的a、b、c、d4个不同的横断面）中的血液流速及血液的涡旋流动现象、血管壁面压力及剪切应力的数值变化，为颈动脉狭窄疾病提供血流动力学支持。

结果观察速度流线图及速度矢量图可知，从颈动脉入计处流入血液保持狭窄处血管中间流速大、边缘流速小的特点，颈动脉窦处易存在血液的涡旋流动，且随着狭窄程度的增加，涡旋的面积及程度增大。

在所取的4个横断面上,随着狭窄程度的增大，涡旋现象持续时间更长。

颈总动脉狭窄自25%到50%过程中，血液流速、血管壁面压力及剪切应力扩大至近2倍;当狭窄程度由50%至75%过程中，血液流速扩大至3倍，血管壁面压力扩大至近10倍，剪切应力扩大至近4倍。

结论人为狭窄干预技术可以方便、快捷地获取目标模型,并可以在此基础上任意修改，可以为血流动力学研究及临床诊断提供良好的模型基础。

颈总动脉狭窄程度由25%到50%时，血管壁面的力学性质发生一定变化;而从狭窄50%到狭窄75%时，血管壁面的力学性质呈指数形式上升。

关键词：颈总动脉狭窄;医学模型三维重建;人为狭窄干预技术;两相流动;计算流体力学doi：10.3969/j.issn.l672-5921.2021.05.002Two-phase flow numerical simulation of common carotid artery stenosis Chen Yang*,Peng Hongmei,Zhang Dongwei,Zhao Hongming,Zhang Hongna.*College of Mathematics and Physics,I nner MongoliaUniversity for Nationalities,Tongliao,the Inner Mongolia Autonomous Region028043,ChinaCorresponding author:Peng Hongmei,Email:phml6888@Abstract：Objective To investigate the effect of different stenosis degree of common carotid arteryon blood flow velocity，vascular wall pressure and shear stress in carotid artery.Also，to analyze hemodynamicreasons of the effect of common carotid artery stenosis on cerebral blood supply.Methods CT data of a53-year-old male patient provided by the Affiliated Hospital of Inner Mongolia University for Nationalitieswere used to reconstruct the3D medical data by the medical modeling software MIMICS20.0.Then3-MaticMedical software was used to reconstruct three carotid artery models with different degree of carotid arterystenosis by artificial intervention of25%，50%and75%stenosis at the position of the common carotidartery.After the smoothing of the model in GEOMAGIC，it was introduced into the computationalfluid dynamics software FLUENT14.5after mesh division and boundary conditions setting.The liquid基金项目：国家自然科学基金项目（11362015.82060816）内蒙古自治区自然科学基金项目（2013MS0113、2018LH01005）作者单位=028043内蒙古自治区通辽市，内蒙古民族大学数理学院（陈阳、彭红梅、赵洪明），工学院（张红娜）;内蒙古民族大学附属医院神经内科（张东威）通信作者:彭红梅,Email:phm16888@(plasma)-solid(red blood cell)two-phase bleeding flow dynamics numerical simulation was carried out. The eddy flow of blood,changes of vascular wall pressure and shear stress in the velocity flow diagram (4different cross sections were taken)under different stenosis degree were observed to provide hemodynamic support for carotid artery stenosis.Results From velocity flow diagram and vector diagram,blood flow from the entrance of carotid artery maintained high flow velocity in the middle and slow flow velocity at the edge of stenotic vascular.Blood vortex flow was easily formed in the carotid sinus,and the area and degree of the vortex increased with the increase of stenosis degree.It was also found duration of the eddy phenomenon was longer with the increase of stenosis degree in four selected cross-sections.During stenosis process from25%to50%of common carotid artery stenosis,blood flow velocity,vascular wall pressure and shear stress doubled.When stenosis degree increased from50%to75%,blood flow velocity increased to3times,pressure on vascular wall increased to about10times,and shear stress increased to about4 times.Conclusions The artificial stenosis intervention technique can easily and quickly obtain the target model,and can be modified arbitrarily on this basis.It can provide a good model foundation for hemodynamic research and clinical diagnosis.When common carotid artery stenosis increased from25%to50%stenosis,the mechanical properties of vessel wall changed to some extent.However,the mechanical properties of vascular wall will increase exponentially when the stenosis degrce increased from50%to70%.Key words：Common carotid artery stenosis;Three-dimensional reconstruction of medical models; Artificial intervention of stenosis;Two-phase flow;Computational fluid dynamics心脑血管类疾病的形成与血管内的血流特性有着紧密联系,尤其是在一些血管特殊位置，如弯曲、分叉、狭窄等部位，这些部位血流极易形成涡旋、回流以及血细胞、脂类物质、乳糜微粒等固体物质堆积，从而诱发心脑血管类疾病，对人类健康产生极大危害叫而颈动脉具有典型分叉结构特点，颈动脉是人体血液循环的重要动脉之一，直径较粗（8-10mm），其内血流速度快，血流量较大，血流情况复杂［］。

颅内动脉旁瘤的血液动力学的三维数值模拟

颅内动脉旁瘤的血液动力学的三维数值模拟温功碧;李俊修;陈伟【期刊名称】《北京大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2003(39)5【摘要】数值模拟颅内动脉瘤的血液动力学。

假定血液为牛顿流体和血管壁为刚性壁 ,采用人工压缩性方法求解三维Navier Stokes方程。

在稳态和脉动的情形下计算了颅内动脉瘤的剪应力和压力等血液动力学因素随空间和时间的变化 ,以及颅内动脉瘤的几何形状、雷诺数等参数对血液动力学因素的影响。

得到的主要结论是 :无论在稳态还是脉动条件下 ,对于生长初期的颅内动脉瘤 ,瘤的深度越大 ,远端的壁面剪应力也越大 ,颅内动脉瘤的生长和破裂一般发生在这里 ;血液脉动使得远端壁面剪应力随时间的波动更加剧烈 ,颅内动脉瘤在这一区域更易破裂 ;此外 ,管径减小而流速不变 ,动脉瘤远端壁面剪应力增大 ,这说明在小血管中比大血管中更容易发生动脉瘤 ,这一结果与生理实际一致。

【总页数】7页(P649-655)【关键词】颅内动脉瘤;血液动力学;破裂;数值模拟【作者】温功碧;李俊修;陈伟【作者单位】北京大学力学与工程科学系【正文语种】中文【中图分类】R318.01【相关文献】1.颅内典型囊性动脉瘤的三维数值模拟及血流动力学分析 [J], 穆士卿;丁光宏;杨新健;张莹;罗斌;吕明;吴中学;于红玉;李海云;王盛章2.颅内后交通动脉动脉瘤栓塞后复发的血流动力学数值模拟分析 [J], 刘爱华;李传辉;杨新健;罗斌;吴中学3.颅内长形动脉瘤的三维数值模拟及血流动力学分析 [J], 穆士卿;杨新健;张莹;罗斌;吕明;吴中学;李海云;王盛章;丁光宏4.颅内直的/微弯母管动脉旁瘤的三维稳态流/脉动流的数值模拟 [J], 温功碧;蔡庆东;刘爱华;吴中学5.颅内直母管动脉旁瘤在线圈栓塞后三维脉动流的数值模拟 [J], 温功碧;蔡庆东;刘爱华;吴中学因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

判断颈动脉狭窄的常规血流动力学指标

判断颈动脉狭窄的常规血流动力学指标颈动脉狭窄是一种常见的血管疾病，通常会导致血流动力学的改变。

在临床上，医生会通过一些常规的血流动力学指标来判断颈动脉狭窄的程度和对患者健康的影响。

以下是一些常见的血流动力学指标，可以帮助医生进行评估和诊断：1. **收缩压和舒张压**：收缩压和舒张压是血压的两个重要参数，可以反映心脏对动脉内血液推动的力量。

在颈动脉狭窄的患者中，由于动脉狭窄导致血液流速减慢，心脏需要更大的力量来推动血液通过狭窄处，因此收缩压和舒张压可能会升高。

2. **心脏指数**：心脏指数是血液流经心脏的总量，通常以每分钟升的形式表示。

在颈动脉狭窄的患者中，心脏指数可能会降低，因为心脏需要更大的负荷来克服颈动脉狭窄带来的阻力，从而导致心脏的工作量增加。

3. **周围血管阻力**：周围血管阻力是指血液流经动脉和静脉时所遇到的阻力。

在颈动脉狭窄的患者中，由于颈动脉狭窄导致血流受阻，周围血管阻力可能会增加，这会使心脏需要更多的工作来维持正常的血液循环。

4. **心排血量**：心排血量是心脏每分钟将血液泵送到全身循环系统的量。

在颈动脉狭窄的患者中，心排血量可能会减少，因为心脏需要更多的努力来克服颈动脉狭窄带来的阻力，从而降低了心脏的泵血效率。

5. **心脏负荷**：心脏负荷是指心脏在单位时间内所承受的负荷大小。

在颈动脉狭窄的患者中，心脏负荷可能会增加，因为心脏需要更多的工作来推动血液通过狭窄处，从而增加了心脏的负荷。

通过以上几个常规的血流动力学指标，医生可以初步判断颈动脉狭窄的程度和对患者健康的影响，从而制定相应的治疗方案。

在临床实践中，医生需要综合考虑患者的病史、临床症状和其他相关检查结果，全面评估患者的病情，为患者提供更好的治疗和护理。

希望通过以上内容的介绍，能够帮助大家更好地了解颈动脉狭窄的血流动力学指标和诊断方法。

人体动脉血管血流动力学模型设计及仿真研究

人体动脉血管血流动力学模型设计及仿真研究
李金霞;张立强
【期刊名称】《现代科学仪器》
【年(卷),期】2013(000)006
【摘要】基于流体力学理论推导了人体动脉血管血流动力学模型.依据所得动力学模型,应用相似理论建立了一个RLC等效电路模型来模拟血液在动脉血管中的流动.推导此等效电路模型的传递函数,确定了主要特征参量,对动脉血管的血压、血流变化规律进行了仿真,获得了波形曲线.分析得到动脉血管血液流阻增大时,u0、I的变化即可反映血压、血流的相应变化.这可为相关血管、血压疾病的预防、临床诊断和治疗提供一定的技术帮助.
【总页数】3页(P91-93)
【作者】李金霞;张立强
【作者单位】兰州军区兰州总医院儿科甘肃兰州 730050;兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州 325105
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.主动脉内气囊反搏对人体外周血流影响的计算机仿真实验 [J], 苗小襄;白净
2.基于血管影像的人体颈动脉分叉血流模式分型 [J], 薛蕴菁;高培毅;林燕;段青
3.同向血流层状排列毛细血管网和组织氧交换的血流动力学模型研究 [J], 许世雄
4.心肌桥-壁冠状动脉血流动力学模型的设计和制作 [J], 张国辉;葛均波;沈力行;王克强;钱菊英;樊冰;徐根林;丁皓;张峰
5.犬实验性颈总动脉动脉瘤的血管内支架治疗系列研究之二:载瘤动脉内置入支架后血流动力学研究 [J], 丁永红;戴大英;陈克敏;罗其中;张善生
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动脉血管血流动力学数值模拟

ｌｏｆｗａｎｄａ￣ｅｉａｆｌｄｅｆｏｒｍａｄｏｎａｌｔｅｒｓｃｈｅｈｅｍｏｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｃｅｓａｃｔｉｎｇｏｎｔｈｅａｔｅｒｒｉｌａＷａｌｌａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｔｒｏｎｇｌｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅ
【ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｃｅｒｅｂｒａｌａｔｒｅｉｒｅｓ；ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ；Ｆｌｕｉｄ－ｓｔｕｃｒｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｉｔｏｎ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ现在越来越多的人患有心脑血管疾病，如何治疗心脑血管Ｓ．Ａ）建立好血管模型，脑动脉模型由一段血管和血管壁组成。血疾病一直是大家普遍关注的问题。Ｂｕｒｌｅｓｏｎ … 采用二维直管脑管直线长度为２００ｍｍ，主血管直径为６ｍｍ，分支血管直径为４ｍｍ。瘤模型模拟了不同尺寸的半球、球形和梨形动脉瘤在不同雷诺数在ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ环境下，利用ＴｒａｎｓｉｅｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ模块
ＬｊｊｕａｎＦａｎＧａｎｇｙｉｎｇｋｉＸｉａｏＩｉｎｇＷａｎｇ
ＥｍｅｒｇｅｎｃｙＲｏｏｍ，ＴｈｅＦｏｕｒｔｈＰｅｏｐｌｅ’ ｓＨｏｓｐｉｔａＩｉｎＺｉｇｏｎｇＣｉｔｙｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ。６４３０００

面向医学应用的血流动力学数值模拟(I):动脉中的血流

面向医学应用的血流动力学数值模拟(I)：动脉中的血流
乔爱科;刘有军
【期刊名称】《北京工业大学学报》
【年(卷),期】2008(034)002
【摘要】针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用,而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素.【总页数】8页(P189-196)
【作者】乔爱科;刘有军
【作者单位】北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100022;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100022
【正文语种】中文
【中图分类】Q66
【相关文献】
1.面向医学应用的血流动力学数值模拟(Ⅱ):前景展望 [J], 乔爱科;刘有军;贯建春;张宏斌
2.应用胎儿超声心动图STIC技术对胎儿主动脉缩窄的CFD血流动力学三维数值模拟研究 [J], 陈倬;何怡华;李胜利;赵宏凯;刘晓伟;葛舒平
3.置入虚拟及真实血流导向装置后兔动脉瘤模型血流动力学的数值模拟研究 [J],
徐瑾瑜;邓本强;方亦斌;于瀛;程吉勇;王奎重;黄清海;刘建民
4.血流导向装置对动脉瘤血流动力学影响的数值模拟研究进展 [J], 吕楠;黄清海
5.锁骨下动脉、颈总动脉和椎动脉分叉处血流动力学数值模拟 [J], 赵洪明;彭红梅;张东威;陈阳
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脑血管血液动力学指标检测参数的参考值

脑血管血液动力学指标检测参数的参考值脑血管血液动力学指标是评估大脑血液供应和功能状态的重要指标。

这些指标可以通过各种检测方法来获取，包括超声多普勒、磁共振血流成像和脑电图等。

下面是一些常见的脑血管血液动力学指标检测参数的参考值。

1.脑血流量脑血流量是指单位时间内通过大脑的血液量。

正常成人的脑血流量范围为每分钟50-60毫升。

血液供应脑部的主要血管是颈动脉和椎动脉，因此检测脑血流量可以通过测量颈动脉和椎动脉的血流速度来确定。

2.脑血流速度脑血流速度是指血液通过脑动脉的速度。

正常成人的脑血流速度范围为每分钟50-100厘米。

通过超声多普勒技术可以非侵入性地测量脑血流速度。

3.脑血管阻力指数脑血管阻力指数是评估脑血管阻力的指标。

它是通过测量脑动脉内外径差来计算的。

正常成人的脑血管阻力指数范围为0.6-1.2。

较高的脑血管阻力指数可能表明血管狭窄或堵塞。

4.脑血管弹性脑血管弹性是指血管在血液流动时对压力的适应能力。

正常成人的脑血管弹性指数范围为2-5。

血管弹性降低可能与动脉硬化和血管损伤有关。

5.脑血氧饱和度脑血氧饱和度是指血液中氧气的含量。

正常成人的脑血氧饱和度范围为60-75%。

低脑血氧饱和度可能与缺氧和血管疾病有关。

6.脑电图脑电图是通过测量大脑电活动来评估脑功能的一种方法。

正常成人的脑电图应该有特定的频率和振幅范围。

异常的脑电图可能与癫痫、脑损伤和神经系统疾病有关。

上述的参考值是基于正常成人的范围，低于或高于这些范围可能表示不同的疾病或异常情况。

但需要注意的是，这些参考值可能因年龄、性别、体重和其他个体因素而有所不同。

因此，在进行脑血管血液动力学指标检测时，最好咨询专业医生以获得更准确的参考值。

总结起来，脑血管血液动力学指标检测参数的参考值包括脑血流量、脑血流速度、脑血管阻力指数、脑血管弹性、脑血氧饱和度和脑电图。

这些参考值可以帮助医生评估脑血液供应和功能状态，进而判断是否存在脑血管疾病或其他相关疾病。

动脉瘤的血流动力学数值模拟初步分析

动脉瘤的血流动力学数值模拟初步分析陈旭东;陈洪;扬地;吕文;陈健良【期刊名称】《中风与神经疾病杂志》【年(卷),期】2006(23)2【摘要】目的数值模拟分析动脉瘤的血流压力、速度和切应力3个指标特点,探讨动脉瘤生长、破裂的可能机制.方法采用动脉瘤的医学影像结合计算流体力学(CFD)软件,对动脉瘤内血液流动进行数值模拟.结果(1)流场压力呈周期性变化,压力剧烈变化的时间窗为0～0.62T,与速度剧烈变化时间窗一致,动脉瘤内各处压力周期变化与流场的周期变化一致,每一个具体的时刻流场压力分布不均衡;(2)脉动状态下,每个心动周期里,在0～0.4T内,速度变化最剧烈,在动脉分叉处形成涡运动,通过瘤颈进入动脉瘤内时,血流速度骤减,在动脉瘤中央形成涡,速度逐渐减小并可能静止,瘤顶血流速度很小甚至静止;(3)动脉瘤内,整个心动周期里切应力几乎都在迅速的变化,与血流速度的急剧变化的时间一致,切应力存在于瘤颈,瘤壁为零.结论3个指标(压力、速度、切应力)是导致瘤颈内皮损伤、瘤生长、扩大的重要危险因子.数值模拟能较好反映动脉瘤血液流动过程,能够帮助认识动脉瘤的病理生理机制和指导临床治疗.【总页数】3页(P204-206)【作者】陈旭东;陈洪;扬地;吕文;陈健良【作者单位】深圳市人民医院/暨南大学第二临床医学院神经外科,广东,深圳,518020;深圳市人民医院/暨南大学第二临床医学院神经外科,广东,深圳,518020;深圳市人民医院/暨南大学第二临床医学院神经外科,广东,深圳,518020;深圳市人民医院/暨南大学第二临床医学院神经外科,广东,深圳,518020;深圳市人民医院/暨南大学第二临床医学院神经外科,广东,深圳,518020【正文语种】中文【中图分类】R73【相关文献】1.椎动脉阻断术前后基底动脉瘤的血流动力学数值模拟分析 [J], 张凯旋;陈广新;邱收;李世星;胡霖霖;周志尊2.颅内动脉瘤径颈比对瘤体与分支血管血流动力学影响的数值模拟研究 [J], 高卉; 程云章; 刘祥坤3.载瘤动脉狭窄对颈内-后交通动脉动脉瘤血流动力学影响的初步分析 [J], 路智文; 李司司; 刘鹏; 吕楠; 刘建民; 黄清海4.腹主动脉瘤血流动力学数值模拟研究现状 [J], 邱越;卿铭;董世明;郑庭辉5.基于腹主动脉瘤数值模拟下的血流动力学分析 [J], 李国剑;李留江;于振坤;张洪明;杨镛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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Yuan Wei, Master, School of Aeronautics and Astronautics, Zhejiang University, Hangzhou 310000, Zhejiang Province, China
Accepted: 2014-09-13
6784
P.O. Box 10002, Shenyang 110180
中国组织工程研究第 18 卷第 42 期 2014–10–08 出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research October 8, 2014 Vol.18, No.42
颈动脉血液动力学的数值模拟

袁玮，陈忠利(浙江大学航空航天学院，浙江省杭州市 310000)
6785
袁玮，等. 颈动脉血液动力学的数动脉壁面切应力(WSS)分布图 Figure 4 The distribution of wall shear stress 图注：图中 A 为收缩加速期，B 为收缩减速期。A，B 中左图入口条件为 a，右图入口条件为 b。
动脉粥样硬化是一种慢性血管疾病。动脉粥样硬化的产生始于动脉的硬化和血管内膜的增厚[1]。由于形成斑块，动脉血管壁变厚，导致血液运输通道变狭窄。有许多因素促进动脉中斑块形成，产生血液流动阻塞风险，更严重者斑块脱落，斑块脱落后会形成血栓，特别是颈动脉，可能导致灾难性结果——脑卒中，据报告显示，10%-20%的脑卒中是由于颈动脉斑块脱落而引起[2]。Taxon[3]证实，局部动脉粥样硬化斑块常常出现在动脉血管弯曲、分叉、分支等部位，并且血管几何形状和血液动力对斑块的形成有很大的影响。现在普遍认为高振荡剪切因子 (OSI) 低平均壁面剪应力 (TAWSS)[4-6]、粒子滞留时间(RRT)过长是促进动脉粥样硬化发生的血液动力学因素[7-8]，但过高平均壁面剪切力(高于 40 Pa)也会导致内膜损伤和增加血栓形成的风险[6，9]。由于动脉粥样硬化的潜伏期很长，可以长达几十年，而颈动脉狭窄的准确患病率和发病率很难确定，因此，往往会低估颈动脉狭窄所造成的严重后果。如果颈动脉形成粥样硬化，斑块脱落，引起血管阻塞，可能导致脑缺血、脑卒中甚至死亡，因此，研究人体颈动脉的血液动力学特征具有重要意义。
颈动脉由颈总动脉分叉成颈内动脉和颈外动脉，还有颈动脉窦，其血流状态复杂。目前国内外学者在这方面已做了大量的临床观测、动物实验和体外实验模拟工作。近几十年以来，随着电子计算机运行速度的加快和医学技术的发展，计算流体力学(CFD)被应用于数值模拟颈动脉分叉管的血液动力学行为，由于操作便利，耗费资源小，这一方法已成为重要的研究手段。
Abstract BACKGROUND: To establish the real body’s artery model has its own limitations due to the diversity of different individual differences in the carotid artery and blood flow. OBJECTIVE: To study the effect of different inlet velocity profiles of the common carotid artery and three different flow ratios of internal and external carotid artery on hemodynamics of the carotid artery. METHODS: The carotid bifurcation TF-AHCB numerical model was established. Commercial software ANSYS was used to compute the flow field and calculate hematodynamic parameters, including velocity and wall shear stress. Then, their relationship with atherosclerosis was analyzed from different angles. RESULTS AND CONCLUSION: Flow ratio of internal and external carotid artery significantly influences the flow field of the simulated bifurcation of the carotid artery. Changes in the magnitude of inlet velocity cannot only alter the hematodynamic properties, but also change the range of mechanical mechanism.
很多研究者建立人体真实动脉模型，使用计算流体力学从不同方面研究个体实例动脉的血液动力学，具有很大的临床意义。但由于个体差异的多样性，例如颈动脉几何形状的差异，血流量的不同等，该方法有其自身的局限性。本文建立标准性颈动脉分叉TF-AHCB数值模型[10]，采用不同脉动入口条件和出口流量分配比[11-12]，数值模拟颈动脉分叉管内流场，计算血液动力学参数，包括速度、壁面剪切力(WSS)等。结合数值计算结果，不同角度分析其与动脉粥样硬化的关系，对研究颈动脉粥样硬化的发病机制和治疗具有重要意义。
袁玮，陈忠利.颈动脉血液动力学的数值模拟[J].中国组织工程研究，2014，18(42):6784-6788.
Numerical simulation of hemodynamics in the carotid artery
Yuan Wei, Chen Zhong-li (School of Aeronautics and Astronautics, Zhejiang University, Hangzhou 310000, Zhejiang Province, China)
袁玮，女，1988 年生，黑龙江省佳木斯市人，硕士。
doi:10.3969/j.issn.2095-4344. 2014.42.012 []
中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:2095-4344 (2014)42-06784-05 稿件接受：2014-09-13
袁玮，等. 颈动脉血液动力学的数值模拟

0 引言 Introduction
心血管疾病是当前严重威胁人类健康的主要疾病，耗费的医疗费用居高不下，给家庭和社会造成巨大负担。为了早期诊断，及时防治心、脑血管疾病，有必要研制和开发更新型、有效和价廉的循环系统功能检测仪器和心、脑血管疾病的诊断仪器。血液动力学提供确定心血管参数的方法，因而有可能为新型检测和诊断仪器的研制及其临床应用提供新思想和新方法，从而在循环系统的临床医学和医疗仪器工程之间架起一座联系的桥梁。
文章亮点： 1 既往很多研究者建立人体真实动脉模型，使用计算流体力学从不同方面研究个体实例动脉的血液动力学，具有很大的临床意义。但由于个体差异的多样性，例如颈动脉几何形状的差异，血流量的不同等，该方法有其自身的局限性。 2 本文建立标准性颈动脉分叉 TF-AHCB 数值模型，采用不同脉动入口条件和出口流量分配比，数值模拟颈动脉分叉管内流场，计算血液动力学参数，包括速度、壁面剪切力等。结合数值计算结果，不同角度分析其与动脉粥样硬化的关系，对研究颈动脉粥样硬化的发病机制和治疗具有重要意义。关键词：组织构建；组织工程；颈动脉；入口条件；血液动力学；三维模型；物理模型；ANSYS；动脉粥样硬化；数值模拟主题词：血流动力学；颈动脉；计算机，模拟
1 材料和方法 Materials and methods
设计：建模观察。
材料：数据模型材料来源于上海医科大学人体解剖实验室74具中国人尸体的标本数据，女59具，男15具，年龄在30-75岁。
方法：颈动脉分叉管TF-AHCB模型：采用音叉型TF-AHCB 模型[10]。它是采集原上海医科大学人体解剖实验室内74具中国人尸体标本数据的基础上建立，对Y型人体颈动脉分叉模型的修正模型，即Bhrardvaj等[13]构造的Y形平均颈动脉分叉模型 (Y-Shaped Average Human Carotid Bifurcation)，如图1A所示。结果证明：没有任何两具尸体的颈动脉分叉形态是完全相同的，即使是同一具尸体的左右两侧颈动脉也不相同。反映了人体颈动脉的差异。但形态差异性中也存在共性，从共性中得到普遍规律，反映出实际颈动脉分叉的基本特征。假设：①颈总管(CCA)，颈内管(ICA)和颈外管(ECA) 位于同一平面。②包括颈动脉窦在内的所有横截面均为圆形。③窦与颈外管的轴线关于颈总管轴线对称。④颈内管从窦末端起向内弯曲并逐渐同颈总管轴线平行，颈外管也做相应弯曲，如图1B所示。数学模型：血液是一种流变性质很复杂的流体，研究发现，在管直径>1 mm和高切变率流动出现时，血液近似为Newtonian流体，大、中动脉血管中的流动满足这个条件。因为动脉直径比较大时，血管中红细胞相对非常小，可以认为血液是连续流体。颈动脉属于大动脉，因此本文中假设血液为不可压缩的黏性牛顿流体(μ=0.004 Pa/s，ρ=1 060 kg/m3)，忽略血管壁弹性。血液为周期性脉动流，控制方程为：连续性方程：
摘要背景：由于颈动脉个体差异的多样性，血流量的不同等，因此建立人体真实动脉模型有其自身的局限性。目的：分析不同颈总动脉脉动入口波形和内外颈动脉出口流量分配比对颈动脉血液动力学的影响。方法：建立标准性颈动脉音叉式分叉 TH-AHCB 三维模型。采用不同脉动入口条件和出口流量分配比，利用 ANSYS 流体分析软件数值模拟颈动脉分叉管内流场，计算血液动力学参数，包括速度、壁面剪切力(WSS) 等，结合数值计算结果，不同角度分析其与动脉粥样硬化的关系。结果与结论：内外颈动脉的出口流量分配比的差异对分叉管内的流场影响很大；颈总动脉入口脉动波形的变化不仅改变血液动力学参数(速度、压力、壁面切应力等)的差值，同时还会导致力学机制作用的范围改变。