论文部分内容阅读
随着计算机软件、医学影像技术和医学图像处理软件的不断进步,计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)在心血管系统中的应用不断深入,使得CFD模拟结果逐渐为临床实践所接受。基于患者特定血管解剖结构和血流状况的血流动力学数值模拟可以有效辅助医学临床手术决策。本研究针对体肺分流手术模型,利用多尺度多维度的耦合方法研究了不同手术方案、分流管径及肺动脉狭窄程度对血流动力学的影响,为手术决策和疾病预防提供血流动力学理论依据。基于肺动脉闭锁患者术前的CT数据构建了CS、Left mBT和Right mBT三种不同手术方案,对比分析三种不同手术方案在3、3.5、4、4.5和5 mm等不同分流管径的血流动力学差异性。对比分析可知,CS模型左右肺动脉血流量更加均匀,有利于肺动脉的均衡发育。CS和Right mBT模型的能量转换效率较高,在分流管径为5 mm时分别为到73.2%和72.9%。Left mBT手术的氧气递送量最高,当分流管径从3 mm增加到5mm时,氧气递送量范围为:210.4 m L/min-180.1 m L/min。增加分流管径有利于增加肺血流量,促进肺动脉的发育。但是随着管径的增加,三种体肺分流方案的氧气递送量逐渐降低。在保留前向血流的前提下,通过前向血流与心输出量之比α来表征肺动脉狭窄程度,研究不同分流管径(3、3.5、4、4.5和5 mm)及肺动脉狭窄程度(α=5%、10%、15%和20%)对CS手术血流动力学的影响。研究结果表明,随着α的增加(即肺动脉狭窄程度减轻),能量损失急剧减少。当α从5%增加到20%时,能量损失减少量均超过29.0%。与α相比,分流管径对能量损失的影响不大,但是增加分流管径能显著提升能量转换效率。当分流管径为5 mm时,能量转换效率均高于74.4%。研究了不同分流管径及肺动脉狭窄程度对Left mBT和Right mBT手术血流动力学的影响。分析结果表明,与Right mBT模型相比,Left mBT模型的左右肺动脉血流量分配更加均匀,其比值在0.95-1.07之间,这有利于肺动脉的均衡发育。增加分流管径和α会降低氧气递送量和提高能量转换效率。整体上,Left mBT模型的氧气递送量高于Right mBT模型,而能量转换效率相对较低。