脑Willis环的一维血流动力学及氧输运特性的数值研究

Willis环是大脑侧枝循环的重要组成部分, 研究其血流动力学特性以及氧输运规律对脑缺血疾病的认知和预防有着非常重要的作用. 该文旨在利用一维血流动力学模型模拟整个Willis环的流量变化和压力分布, 并建立动脉内氧输运的一维模型以模拟Willis 环内氧分压的变化规律, 为研究脑组织内血液流动和氧输运打下基础. 首先, 基于弹性圆管内的一维非线性流动方程和状态方程建立血流动力学模型, 在一维对流扩散方程的基础上, 考虑由管腔向壁面的扩散和壁面细胞的新陈代谢消耗推导出氧输运特性方程. 通过 Lax-Wendroff两步法对血流动力学方程进行离散, 而在进行对流扩散方程的离散时, 则运用迎风格式. 通过数值计算得到了正常情况下Willis环各个血管任意位置的流量、压力和氧分压的变化曲线, 正常情况下各个位置的氧分压处于稳定的平衡状态. 最后, 还通过此模型进一步模拟了右侧颈内动脉狭窄对各个血管内流动的影响. 当狭窄程度达到80%时, 中脑动脉的流量和压力会明显下降, 造成其供应区域的血流减少. 同时, Willis环右侧血管内的氧分压会大大降低, 而左侧血管的氧分压会出现上升趋势, 但幅度要小于右侧血管降低的幅度.     

基于医学影像的血流动力学分析

随着计算机成像技术的发展,计算机断层扫描(CT)和核磁共振(MRI)已经广泛应用于临床,特别是血管类疾病的诊断,比如动脉狭窄、血管瘤、血管畸形等。除了可以提供高分辨率的静态图像,先进的MRI技术还可以通过时间序列直接反映血流动力学的变化。而基于计算机成像和三维重建技术,血流动力学的参数又可以通过计算流体力学的方法进行详细的分析。如何将血流动力学参数和临床诊断相结合是近年来在转化医学领域研究的热点。文中将结合文献调研和作者自己的研究工作对基于医学图像的血流动力学分析进行综述,并探讨未来的研究方向。     

The micropolar fluid model for blood flow through a tapered artery with a stenosis

A micropolar model for axisymmetric blood flow through an axially nonsymmetreic but radially symmetric mild stenosis tapered artery is presented. To estimate the effect of the stenosis shape, a suitable geometry has been considered such that the axial shape of the stenosis can be changed easily just by varying a parameter （referred to as the shape parameter）. The model is also used to study the effect of the taper angle Ф. Flow parameters such as the velocity, the resistance to flow （the resistance impedance）, the wall shear stress distribution in the stenotic region and its magnitude at the maximum height of the stenosis （stenosis throat） have been computed for different values of the shape parameter n, the taper angle Ф, the coupling number N and the micropolar parameter m. It is shown that the resistance to flow decreases with increasing the shape parameter n and the micropolar parameter m while it increases with increasing the coupling number N. So, the magnitude of the resistance impedance is higher for a micropolar fluid than that for a Newtonian fluid model. Finally, the velocity profile, the wall shear stress distribution in the stenotic region and its magnitude at the maximum height of the stenosis are discussed for different values of the parameters involved on the problem.     

CTA成像在下肢血管闭塞病变中的应用及与血管腔内疗效的关系

本文探讨计算机体层扫描血管造影(CTA)检查在下肢血管闭塞病变中的应用价值及与血管腔内疗效的关系。选取经数字减影血管造影(DSA)确诊的93例下肢血管闭塞病变患者,采用CTA检查,分析CTA诊断病变部位结果、血管狭窄程度及与DSA诊断结果的一致性,并探讨CTA征象与患者血管腔内疗效的关系。结果显示,CTA诊断下肢血管闭塞病变部位、狭窄程度与DSA诊断结果均具有较高一致性(P<0.05);病变血管长度>1.41 cm、血管狭窄程度4级、病变血管远端CT值>62.65 Hu、钙化性斑块是下肢血管闭塞病变血管腔内治疗失败的危险因素(P<0.05)。CTA检查是诊断下肢血管闭塞病变的可靠方法,通过检查患者病变血管长度、血管狭窄程度、远端CT值及管腔内粥样斑块性质,有助于降低治疗盲目性,提高血管腔内治疗成功率。     

狭窄通道湍流纵向涡强化换热实验和数值研究

本文采用实验的方法,研究了单面加热矩形狭窄通道内,翼片型纵向涡发生器对流动换热的强化作用.在此基础上,应用大涡模拟的方法对通道内的瞬态流场及其对壁面对流换热的影响进行了研究,并将数值模拟与实验进行了比较.结果表明,通过添加翼片可以在流动中产生涡流,强化壁面边界层与流体的物质和能量交换,并验证了将大涡模拟应用于纵向涡强化换热研究的可行性.     

定常流下动脉狭窄局部流场的有限元分析

本文利用有限元数值模拟对定常流下动脉狭窄的局部流场进行了系统研究。在数值模拟中求解非线性轴对称Navier-Stokes方程,并对不同狭窄率、不同雷诺数、不同狭窄形状下的流场速度分布、压力降分布和壁面剪应力分布进行了全面细致的分析和讨论。     

Willis环瞬态血液流体动力特性数值分析

针对左颈内动脉在无狭窄和完全阻塞情况下交通动脉中的血液瞬态流动采用颅内Willis环二维模型进行计算分析.计算得到完整环、交通动脉大脑前动脉缺失情况下各交通动脉血液流量变化趋势.结果表明交通动脉中血液流量变化最大的情况为:右侧大脑前动脉缺失同时左颈内动脉阻塞;在左(右)大脑前动脉近端缺失时前交通动脉中血液流量变化趋势与左(右)大脑前动脉远端相同;左侧后交通动脉在左颈内动脉狭窄比较严重时血液流动方向就会发生改变;在完整环、左颈内动脉阻塞时前交通动脉中的血液流量大于后交通动脉.