局部狭窄对动脉血液流动的影响研究

论文摘要

近几年来,血管狭窄引发的各类心血管疾病已经逐渐成为危害人们身体健康的重要问题,而心外科手术是目前解决血管狭窄的重要手段。本文从流体动力学的角度分析动脉局部狭窄对血液流动及血管组织的影响,力争为心外科手术提供必要的理论根据和实际参考。本文应用ANSYS CFX软件,对肺动脉和主动脉两个重点部位出现局部狭窄的流动进行定常和非定常数值模拟,并分别采用流线、压力及压力脉动、壁面剪切力等参数分析局部狭窄对动脉血液流动及血管组织的影响。本文主要得到以下结论:(1)通过对同一肺动脉的六种狭窄情况进行定常数值模拟和对比分析,可知肺动脉狭窄造成狭窄处流速、狭窄前后压差、剪切力增大,随着狭窄程度的加剧,这些参数呈现单调增长的趋势;局部狭窄还引发较强的涡旋等复杂流动现象,对相邻血管的流动产生不良影响;(2)通过对六种肺动脉狭窄情况进行非定常计算,绘制了一个心动周期内速度、压力、剪切力的变化曲线,观察到肺动脉的压力、最大流速、剪切力随时间的变化范围和趋势与进口速度变化趋势存在紧密的联系;不同狭窄程度下各参数的脉动幅值和频率也不同;(3)主动脉局部狭窄的定常数值模拟结果说明,可以通过CFX数值模拟实现血液动力学参数的可视化,并提供病例中需要的一些具体的血液动力学参数数值;主动脉局部狭窄改变了血液流动的流量分布、压力分布、剪切力分布;(4)主动脉局部狭窄的非定常数值模拟结果显示,数值模拟可以清晰的展现心动周期内血液具体的流动状态以及相关血液动力学参数(压力、剪切力等)及其变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 心血管疾病发展现状
• 1.1.2 心血管系统生理结构简介
• 1.1.3 各类诊断手段的重要性
• 1.1.4 血液动力学研究的方法及意义
• 1.2 国内外血液流动模拟的研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.2.3 研究现状总述
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 血液流动基本理论
• 2.1 本章引论
• 2.2 基本方程
• 2.3 基本模型
• 2.4 血液动力学基本理论
• 第3章 肺动脉局部狭窄的数值模拟
• 3.1 本章引论
• 3.2 肺动脉几何模型的建立
• 3.2.1 CT 扫描图进行三维重建
• 3.2.2 用Gambit 进行几何造型
• 3.2.3 几种狭窄程度的几何模型
• 3.2.4 相关物理参数
• 3.3 肺动脉局部狭窄的定常计算数值模拟
• 3.3.1 基本假设
• 3.3.2 划分网格
• 3.3.3 边界条件
• 3.3.4 数值模拟计算及结果
• 3.3.5 结论验证及分析
• 3.4 肺动脉局部狭窄的非定常计算数值模拟
• 3.4.1 基本假设
• 3.4.2 边界条件
• 3.4.3 边界条件
• 3.4.4 计算及结果
• 第4章 主动脉局部狭窄数值模拟
• 4.1 本章引论
• 4.2 主动脉几何模型的建立
• 4.2.1 CT 扫描图进行三维重建
• 4.2.2 用Gambit 进行几何造型
• 4.2.3 相关物理参数
• 4.3 主动脉局部狭窄的定常计算数值模拟
• 4.3.1 基本假设
• 4.3.2 划分网格
• 4.3.3 边界条件
• 4.3.4 数值模拟计算及结果
• 4.3.5 结论及分析
• 4.4 主动脉局部狭窄的非定常计算数值模拟
• 4.4.1 基本假设
• 4.4.2 边界条件
• 4.4.3 计算及结果
• 第5章 总结和展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果