论文部分内容阅读
第一部分：运用多孔介质补片模拟血流导向装置释放技.术的可行性研究目的：血流导向装置(Flow diverter, FD)是一种新颖的通过改变血流动力学从而达到治疗动脉瘤目的的装置。基于传统虚拟血流导向装置释放技术的计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)分析为在实际治疗动脉瘤之前评估动脉瘤内血流动力学复杂变化提供了有力的支持但耗时。寻求快速有效的FD模拟方法应是进一步开展FD相关CFD研究亟待解决的问题,我们采用一种运用多孔介质(porous medium)模拟FD的替代方法,并通过比较多孔介质与虚拟FD模型方法验证多孔介质方法的可行性,从而为临床研究提供有力的技术保障。材料与方法：通过回顾性收集的3D-DSA造影影像资料重建出用于CFD研究的病例特异性动脉瘤模型共10例。方法一：运用SolidWorks-. Meshmixer软件绘制裁剪虚拟FD模型并将其放置在动脉瘤模型瘤颈处。方法二：运用西门子CFD研究软件(Siemens Healthcare GmbH)在动脉瘤模型瘤颈处建立覆盖动脉瘤瘤颈的多孔介质补片。运用CD-adapco软件进行CFD数值模拟计算,对两种不同FD模拟方法运用前后的动脉瘤壁壁面切应力(wall shear stress, WSS)、压力、动脉瘤内血流速度和入射流量等血流动力学参数进行比较分析。结果：两种不同的FD模拟方法得到相似的血流动力学结果。两种方法间,所有血流动力学参数均没有统计学差异(P>0.05)；并且经过Bland-Altman分析,两种方法计算所得的所有血流动力学参数结果均具有一致性。同时,动脉瘤壁平均WSS和动脉瘤壁平均压力具有显著相关性(r=0.8,r=1.0,P<0.05)；动脉瘤内、动脉瘤瘤颈截面以及通过流入、流出道的动脉瘤纵截面的平均血流速度和平均压力也具有显著相关性(平均血流速度r=0.9；平均压力r=1.0,P<0.05)。多孔介质补片模拟FD的方法较虚拟FD模型模拟方法计算耗时降低了57.26%,并简化了CFD数值模拟计算准备工作。结论：本研究证实了运用多孔介质补片模拟FD方法能够得到与虚拟FD模型模拟方法相似的血流动力学变化结果,并且能够显著降低数值模拟过程的复杂性和计算所需时间。从而证实多孔介质补片模拟FD方法在血流动力学研究中的可行性。第二部分：血流导向装置植入对后交通动脉瘤血流动力学影响的数值模拟研究目的：血流动力学因素在动脉瘤的发生、生长以及破裂过程中起重要作用。血流导向装置(Flow diverter, FD)作为一种新型的治疗手段,能够有效的分流并减少进入动脉瘤内的血流从而降低动脉瘤破裂风险。FD对分支血流的影响,以及分支对动脉瘤内血流的影响尚未明确。本研究针对基于病例的后交通动脉瘤(posterior communicating artery aneurysm, PComA-aneurysm)模型,采用计算流体力学数值模拟计算的方法,比较FD置入前后后交通动脉及后交通动脉瘤内血流动力学的变化,并分析后交通动脉的存在与否、直径大小以及发出部位对FD引起的动脉瘤血流动力学变化的影响。材料与方法：通过回顾性收集的3D-DSA造影影像资料重建出用于CFD研究的病例特异性后交通动脉瘤模型共11例,作为有PComA分支组。运用Geomagic Studio 9.0、 Meshmixer软件在原有模型基础上删除后交通动脉,得到11例无后交通动脉的动脉瘤模型作为无PComA分支组。同时,从有PComA分支组中筛选出5例P ComA较粗的瘤旁型后交通动脉瘤模型,移动PComA在动脉瘤上的发出位置,得到相对应的侧壁型、顶端型动脉瘤模型。运用西门子CFD研究软件(Siemens Healthcare GmbH)在动脉瘤模型瘤颈处建立覆盖动脉瘤瘤颈的多孔介质补片。运用CD-adapco软件进行CFD数值模拟计算,对FD置入前后的后交通动脉内血流量、血流速度,动脉瘤壁壁面切应力、压力,动脉瘤内血流速度和入射流量等血流动力学参数进行比较分析。结果：FD置入后,动脉瘤入射血流量、动脉瘤内平均血流速度、动脉瘤瘤壁平均壁面切应力明显降低(P=0.003,P=0.003,P=0.003)；动脉瘤内平均压力和动脉瘤瘤壁平均压力也有降低(P=0.006,P=0.003)；但是通过后交通动脉的血流量未发生明显变化(P=0.075)。在FD置入前,拥有PComA分支的动脉瘤组较无PComA分支的动脉瘤组拥有较大的动脉瘤入射血流量,较低的动脉瘤内平均压力和动脉瘤壁平均压力(P=0.041,P=0.016,P=0.021)；PComA内血流量与P ComA直径呈直线回归关系(R2=0.733,P=0.001)；动脉瘤入射血流量和动脉瘤内平均压力在瘤旁型、侧壁型、顶端型PComA动脉瘤之间存在统计学差异(P<0.05),均为瘤旁型最大,顶端型最小。在FD置入后,拥有PComA分支的动脉瘤组较无PComA分支的动脉瘤组拥有较高的动脉瘤入射血流量、动脉瘤内平均血流速度、动脉瘤瘤壁平均壁面切应力,较低的动脉瘤内平均压力和动脉瘤壁平均压力(P<0.05);且有PComA分支的动脉瘤组,动脉瘤内平均压力和动脉瘤壁平均压力的变化差值较大(P=0.033,P=0.016); PComA内血流量的变化差值和PComA内血流速度的变化差值均与PComA直径呈直线回归关系(R2=0.539,R2=0.416；P=0.010,P=0.032)；在瘤旁型、侧壁型、顶端型PComA动脉瘤之间动脉瘤壁平均WSS(侧壁型最高,瘤旁型最低)和动脉瘤壁平均压力(瘤旁型最高,顶端型最低)存在统计学差异(P<0.05),入射血流量和动脉瘤壁平均压力的变化差值也有明显统计学差异(P<0.05),均为瘤旁型降低最多,顶端型降低最少。结论：本研究证实FD植入在改善后交通动脉瘤内血流动力学的同时并不会对PComA内血流产生明显影响,PComA内血流与PComA直径相关。无PComA存在的动脉瘤在FD植入后较有PComA的动脉瘤获得更好的血流动力学改变。瘤旁型PComA动脉瘤的血流动力学变化效果优于侧壁型,顶端型最差。本研究为今后利用血流导向装置治疗含分支血管的动脉瘤提供了更多理论依据。