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三维人胸主动脉中血流动力学的数值研究
  • ISSN号:0258-879X
  • 期刊名称:《第二军医大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:R445.3[医药卫生—影像医学与核医学;医药卫生—诊断学;医药卫生—临床医学]
  • 作者机构:[1]同济大学数学系,上海200092, [2]第二军医大学长海医院血管外科,上海200433, [3]中南大学湘雅二医院普通外科,长沙410011
  • 相关基金:国家自然科学基金(10801106 030036009); 国家大学生创新性实验计划(081024721); 上海市浦江人才计划(09PJ1409800); 同济大学青年优秀人才培养行动计划(1390219081)
中文摘要:

目的分离与重建人体胸主动脉弓的三维仿真模型,对人体胸主动脉中的脉冲血流进行三维数值模拟和研究。方法运用计算流体力学的基本原理和血流动力学的相关知识,依据临床上采集到的人胸CT扫描数据,运用图像处理软件Mimics分离并重建人体胸主动脉弓的三维仿真模型。结果计算出当以抛物型脉冲血流作为初始速度时,正常人的胸主动脉内血液流动在心动周期内不同时刻的血液流场、壁面压力、速度分布。主动脉弓与分支血管交界面远心端的血流速度明显高于近心端的血流速度,主动脉弓段内外壁血流存在明显的压力差,血流速度和压力变化剧烈区域,特别是左锁骨下动脉分出点以下约2~3cm处的局部区域,与临床主动脉夹层易发区域相吻合。这说明血流压力和速度对胸主动脉夹层的发生有很大的影响。结论基于CT扫描数据进行数值模拟与仿真建模有利于深入开展生物流体力学研究,而主动脉弓血液流场的数值模拟对临床主动脉夹层的诊断和治疗提供了很大的帮助。

英文摘要:

Objective To reconstruct a three-dimensional model of the human thoracic aorta,so as to numerically simulate and study the pulsating blood flow in human thoracic aorta.Methods A three-dimensional reconstruction of the human thoracic aorta arch was obtained using CT scan imaging on a human aorta by Mimics,a software for image processing.The numerical simulations were obtained based on the principle of computational fluid mechanics and hemodynamics.Results The distribution of velocity,pressure,and path of the blood flow in the aortic arch of normal people were calculated at a given pulsating and parabolic initial cycle.Our numerical results demonstrated that the blood velocity of distal end was greatly faster than that of proximal end on the interface between branch and aortic arch.There was an obvious pressure gradient between the inner wall and outer wall of blood vessels.The areas where the blood velocity and pressure changed greatly were consistent with the location of the thoracic aortic dissection,especially the area 2 3 cm below the left subclavian artery,suggesting that the blood pressure and velocity may greatly influence the progress of aortic dissection.Conclusion Numerical simulation and modeling based on CT scan data can help to study bio-fluid mechanics.At the same time,the numerical simulation of blood flow will greatly help the diagnosis and treatment of the aortic dissection and arteriosclerosis.

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期刊信息
  • 《第二军医大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:第二军医大学
  • 主办单位:第二军医大学
  • 主编:吴孟超
  • 地址:上海市翔殷路800号
  • 邮编:200433
  • 邮箱:bxue@smmu.edu.cn
  • 电话:021-81870791
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-879X
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1001/R
  • 邮发代号:4-373
  • 获奖情况:
  • 2008年被评为首批"中国精品科技期刊"2008年获第二...,2004年获第四届全军医学期刊质量评比优秀奖,2002年获第二届国家期刊奖百种重点期刊奖,2000年获首届《CAJ-CD规范》执行评优活动执行优秀奖,1999年获上海高校优秀自然科学学报评比一等奖,1999年获全国高校自然科学学报及教育部优秀科技期...,1997年获上海科技期刊评比二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,荷兰医学文摘,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30859