个性化主动脉夹层及其搭桥术的流固耦合数值模拟研究

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主动脉夹层是一种较为常见的心血管疾病,具有较高的死亡率。根据国内外学者的相关研究成果分析发现,血流动力学因素(特别是压力、速度等)对主动脉夹层的发生和发展具有重要的影响。旁路搭桥转流术是一种值得重视的治疗DeBakeyⅢ型主动脉夹层的手术方式,它与术后主动脉夹层的血流动力学变化紧密相关,特别是对夹层区域血液压力和血流速度的变化起到了非常重要的作用。本文首先根据DeBakey Ⅲ型主动脉夹层患者的医学扫描图,用mimics软件对主动脉弓、头臂干(无名动脉)、左颈总动脉及左锁骨下动脉进行三维重建,得到其个性化真实的血管几何模型。再用Geomagic Studio9软件进行模型格式转化,并在Solidworks2010软件中将升主动脉入口和腹主动脉、头臂干(无名动脉)、左颈总动脉及左锁骨下动脉出口分别延长,使其满足流动充分发展条件。在此基础上,利用计算机辅助设计的手段对假腔模型分别是通腔和盲腔的两个模型实施旁路搭桥转流术(本文中所采用搭桥管直径为12mm和10mm的升-腹搭桥和锁-腹搭桥方案)。然后,对搭桥前后的个性化几何模型进行网格划分,得到其有限元模型。为了便于比较,在进行数值模拟时给所有模型施加了相同的边界条件和生理流动的条件,利用计算流体动力学的方法对其进行流固耦合数值模拟,获得DeBakey Ⅲ型主动脉夹层及其旁路搭桥转流术后血液流动速度、压力和血管壁位移等血流动力学参数的时空分布情况。研究结果表明,实施旁路搭桥转流术后主动脉夹层假腔的血液流动速度、压力和血管壁位移均有所下降,搭桥手术对血道进行了分流,可以有效地缓解血流对夹层病变的冲击和压力,减轻夹层的进一步扩张,防止夹层破裂,促进夹层局部病变愈合。根据对DeBakey Ⅲ型主动脉夹层三维个性化真实几何模型的流固耦合数值模拟研究可以初步认定,采用搭桥管直径为12mm的升-腹搭桥方式的旁路搭桥转流术治疗效果最为有效。因此旁路搭桥转流术是一种在特定情况下治疗DeBakey Ⅲ型主动脉夹层的有效手术方式,具有很好的临床应用前景。
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