基于多孔介质模型的血流导向装置栓塞颅内动脉瘤的敏感性

目的 应用计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）技术模拟不同血流导向装置（flow diverter, FD）参数对血流动力学的影响,为术前制定合理治疗策略提供可行方法。方法 运用多孔介质模型模拟FD置入动脉瘤的过程,针对特定FD（Tubridge）计算其自身特有的多孔介质动量源参数（渗透率、惯性阻力）初始值。比较不同动量源参数值（初始值80%、90%、100%、110%、120%）情况下血流速度、壁面剪切应力（wall shear stress, WSS）、体积流量、瘤顶压力等血流动力学参数的变化,并进行多孔介质模型针对病人特异性颅内动脉瘤（intracranial aneurysm, IA）血流动力学参数的敏感性分析。结果 IA各血流动力学参数对多孔介质模型渗透率的敏感性为：载瘤动脉WSS＞瘤体WSS＞瘤顶压力,而各参数均对惯性阻力的敏感性较低。结论 应用多孔介质模型能够通过选择不同的渗透率参数模拟不同FD金属覆盖率（metal coverage, MC）,对不同MC的FD进行建模需要调整特定的渗透率设置。     

血流导向装置在颅内复杂动脉瘤介入治疗中的应用

目的:探讨血流导向装置(FD)在颅内复杂动脉瘤介入治疗中的应用价值。方法:回顾性研究。纳入北京大学国际医院2016年3月—2020年5月采用FD治疗的颅内复杂动脉瘤患者89例,其中男34例、女55例,年龄28～75岁(平均53.08岁)。患者术前均行数字减影血管造影(DSA)检查确诊为颅内复杂动脉瘤,其中大型或巨大动脉...     

血流导向装置与弹簧圈联合治疗巨型颅内动脉瘤的数值模拟研究现状

血管内弹簧圈(coil)栓塞治疗因创伤小、恢复快等优点成为目前普遍应用的颅内动脉瘤治疗手段。近年来血流导向装置(flow diverter,FD)作为颅内动脉瘤血管内治疗技术的重大突破,主要体现为从动脉瘤囊内填塞到载瘤动脉重塑治疗理念的转变,为巨型颅内动脉瘤的治疗带来了全新的方法。文章首先介绍了FD与弹簧圈的数值模拟方法,然后列出常见的影响动脉瘤治疗效果的形态学与血流动力学参数,详细说明了FD孔率、弹簧圈填塞率与壁面切应力对改善瘤囊内血流动力学的重要作用,最后结合FD与弹簧圈治疗颅内动脉瘤的特征,通过数值模拟的方法对比了二者的治疗效果。结果显示使用FD治疗巨型颅内动脉瘤具有一定的优越性,但更多的研究表明FD联合疏松弹簧圈栓塞治疗时,动脉瘤的延迟破裂率与复发率更低。结论进一步说明了FD与弹簧圈栓塞巨型颅内动脉瘤的发展方向。     

颅内动脉瘤径颈比对瘤体与分支血管血流动力学影响的数值模拟研究

动脉瘤的血流动力学是影响其生长与破裂的重要因素,尤其是形态学参数径颈比(aspect ratio,AR,瘤体长径/瘤颈宽度)对其血流动力学影响较大。本研究使用基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术的ANSYS 16.0软件包,数值仿真分析了不同径颈比对颅内动脉瘤瘤体与分支血管血流动力学的影响,为临床上制定合理的形态学与血流动力学指标来筛选高危的动脉瘤患者,并进行积极的干预治疗提供一定的理论依据。通过使用空间直角坐标系建立径颈比为3.33、2.5、2、1.67、1.43、1.25的理想颅内动脉瘤几何模型,分析和比较了包括血液流场与涡量分布、流速与流量、壁面压力、壁面切应力(wall shear stress,WSS)、瘤颈近远侧端与分支血管剪切应变率(shear strain rate,SSR)在内的血流动力学参数。数值模拟结果给出了动脉瘤与分支血管内的流线图、涡核图、压力分布云图、WSS分布云图以及随X轴变化的流速与压力峰值分布曲线。分析得出,径颈比决定瘤内血流模式,径颈比减小,瘤顶的流速与SSR增大,瘤壁上的压力与WSS增大,分支血管壁上的压力增大,且WSS/SSR瘤颈远侧端>WSS/SSR瘤颈近侧端>WSS/SSR分支血管中心,涡核区域由瘤体远侧壁增大至覆盖整个动脉瘤,但对分支血管内血流的阻碍作用减小。     

颅内动脉瘤夹闭手术的血流动力学数值分析

本文利用计算流体力学(CFD)方法对颅内动脉瘤夹闭手术前后血液流场进行三维数值模拟,根据血流动力学对手术方案的可行性进行预估。采用逆向工程软件Mimics对临床CT图像进行三维数字化重构,结合相关脉动血流量,模拟心动周期不同时刻的血流动力学细节。通过计算得到了模型手术前后在心动周期不同时刻的速度场、壁面剪切应力场、压力场的分布特征,对比分析手术前后分叉处的血流速度、壁面剪切应力、壁面压力变化,结果显示术后的血流速度与壁面剪切力显著提高,而壁面压强则明显降低。     

蜿蜒型脑动脉瘤的血流动力学仿真

目的分析在一个心动周期中蜿蜒型脑动脉瘤的血液流动情形、压力和壁面切应力分布和变化情况。方法构建了二维理想化的蜿蜒型脑动脉瘤（有2个动脉瘤）几何模型。利用计算流体力学方法对生理性脉动流进行了数值仿真。选择6个相继的心动时刻来显示流腔内的流动。结果2个流腔内的流动情形和壁面切应力分布呈现相似的特征,而第2个动脉瘤的末端瘤口则呈现非常高的壁面切应力和很高的压力梯度,这将更易于导致动脉瘤的发展和破裂。结论血液流动特征可以帮助人们更好地理解在S形弯曲动脉上滋生的在体蜿蜒型动脉瘤的血流动力学特性。     

利用非均匀格Boltzmann方法研究支架对颅内动脉瘤血流动力学的影响

目的研究截面为不同旋转角度的三角形支架对颅内动脉瘤血流动力学的影响。方法采用非均匀格子Boltzmann方法对支架区域进行局部加细,并结合曲边界处理格式对置入支架的颅内动脉瘤进行数值模拟。通过对动脉瘤内流动形态、瘤口速度、瘤内速度减小量等动力学参量的分析,探讨不同旋转角度支架用于治疗颅内动脉瘤的效果。结果在减小瘤内血流速度方面,旋转角为180°的三角形截面支架效果最好,无旋转的三角形截面支架引起的速度减少量最小。在孔隙率较低情况下,截面为不同旋转角度的三角形支架起到效果差异较小。结论非均匀格子Boltzmann方法结合曲边界处理格式可以较准确地研究动脉瘤血流动力学特性,为支架的设计提供参考依据,并为临床介入治疗法提供一定的指导。     

支架植入颅内蜿蜒型动脉瘤的血流动力学仿真

目的　构建蜿蜒型动脉瘤和弯曲支架三维有限元模型,研究支架植入动脉瘤后的血流动力学的变化。方法　通过CAD软件构建出几何实体模型,借助有限元软件利用计算流体力学方法,分别对无支架和有支架的蜿蜒型脑动脉瘤定常流动血流动力学进行数值模拟,分析在动脉瘤中植入内支架前后的瘤腔内流动情形、压力和壁面切应力分布的变化情况。结果　有支架动脉瘤模型上游瘤腔内的血流速度被大大削弱,圆顶突起处局部高压力明显减弱,在下游瘤腔沿壁面的压力也得到明显降低并且分布也均衡了很多,末端唇缘处局部高切应力消失了,出现的是较小且均衡的切应力。结论　有支架模型瘤腔内的流速明显减小,均衡的压力分布与瘤腔内减弱的流动速度是相互统一的,利于瘤腔内血栓的形成。     

右美托咪定对颅内动脉瘤患者手术麻醉诱导中血流动力学的影响

目的:探讨右美托咪定在颅内动脉瘤患者手术麻醉诱导中对血流动力学指标的影响。方法:选取我院2015年7月至2018年10月接受颅内动脉瘤手术的66例患者,采用随机数字表法分为对照组和观察组(n=33)。观察组患者在麻醉诱导前静脉注射右美托咪定1μg·kg~(-1),对照组患者则静脉注射0.9%的氯化钠。记录两组患者T1、T2、T3、T4时间点的血流动力学指标变化,并采用统计学分析。结果:T3、T4时观察组收缩压、舒张压、心率显著低于对照组(P0.05)。观察组的收缩压、舒张压、心率在波动值均明显小于对照组(P0.05)。结论:在颅内动脉瘤患者手术麻醉诱导前注射右美托咪定能够将血流动学指标维持稳定状态,减少波动,有助于手术的顺利进行。     

血流导向装置治疗未破裂椎动脉夹层动脉瘤11例临床分析

目的:探讨应用Pipeline血流导向装置(PED)治疗椎动脉夹层动脉瘤(VADA)的有效性和安全性。方法:回顾性研究。纳入2018年7月—2020年6月哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科VADA患者11例,其中男9例、女2例,年龄42～74岁,均接受PED治疗。以O'Kelly-Marotta(OKM)分级法评价术后...     

手术前后三维动脉瘤模型的血液动力学模拟对比

本研究目的 在于从临床患者的医学影像出发,在手术前后分别对三维动脉瘤模型进行了定常模拟,观察动脉瘤模型内的流场形态以及各血液动力学参数的变化并进行讨论.由于三维的数值模拟比二维的跟接近实际,而且更加直观形象,所以研究结果对于分析动脉瘤的破裂机理具有重要的临床应用价值.     

种植体不同设计参数对下颌骨牙齿种植的影响

目的 建立不同设计参数的种植体-下颌骨模型,观测种植体及周围骨质应力分布,分析不同设计参数对下颌骨牙齿种植的影响.方法 基于结构特征参数(种植体直径、螺纹深度、基台穿龈高度、螺纹形态),设计8组种植体模型,并分别进行下颌骨整体模型的装配.对模型施加静态150 N垂直、斜向45°两种载荷,分析骨组织和种植体von Mis...     

血管支架对颅内动脉瘤血液动力学的数值模拟

血管支架作为治疗颅内动脉瘤的新方法被广泛运用到临床中,而且越来越普遍。但由于某些支架植入后不能满足力学要求或对瘤内血液动力学无明显影响,反而更易形成血栓,造成动脉瘤破裂。本研究首先通过结构静力学分析比较矩形截面网格状支架和网丝编织成的圆形截面螺旋形支架的弯曲变形能力及扭转变形能力;然后将网格支架植入实际脑动脉瘤模型,进行流－固耦合模拟仿真,分析血流速度、壁面压力及壁面剪切力变化。结果表明：两种支架能够在不损失径向支撑力的情况下,提供良好的轴向顺应性,且网格状支架的变形能力高于螺旋状支架;支架植入后血液动力学各项指标明显降低。血管支架对颅内动脉瘤血液动力学有很大影响,可为临床治疗动脉瘤提供理论依据。     

早期复苏对感染性休克患者血流动力学参数的影响

目的 早期液体复苏对感染性休克患者血流动力学参数的影响.方法 将40例感染性休克患者随机分为对照组和观察组,每组20例.两组患者均采用PICCO监测,并根据早期复苏目标导向(Early goal directed therapy,EGDT)进行早期液体复苏治疗.对照组和观察组复苏液分别为林格液和6％羟乙基淀粉130/0.4氯化钠溶液.分别于复苏开始时(0h)、8h和24h收集患者的血流动力学参数.结果 两组CVP、CI、ITBVI及GEDVI水平在复苏后8h和24h差异有统计学意义(p＜0.05).结论 感染性休克患者根据EGDT方案使用6％羟乙基淀粉130/0.4氯化钠溶液进行复苏,能更好的改善患者的血流动力学指标.     

Investigating the Influence of Haemodynamic Stimuli on Intracranial Aneurysm Inception

We propose a novel method to reconstruct the hypothetical geometry of the healthy vasculature prior to intracranial aneurysm (IA) formation: a Frenet frame is calculated along the skeletonization of the arterial geometry; upstream and downstream boundaries of the aneurysmal segment are expressed in terms of the local Frenet frame basis vectors; the hypothetical healthy geometry is then reconstructed by propagating a closed curve along the skeleton using the local Frenet frames so that the upstream boundary is smoothly morphed into the downstream boundary. This methodology takes into account the tortuosity of the arterial vasculature and requires minimal user subjectivity. The method is applied to 22 clinical cases depicting IAs. Computational fluid dynamic simulations of the vasculature without IA are performed and the haemodynamic stimuli in the location of IA formation are examined. We observe that locally elevated wall shear stress (WSS) and gradient oscillatory number (GON) are highly correlated (20/22 for WSS and 19/22 for GON) with regions susceptible to sidewall IA formation whilst haemodynamic indices associated with the oscillation of the WSS vectors have much lower correlations.     

小口径微孔聚氨酯人工血管的动物体内植入研究

将内径4mm的聚氨酯微孔人工血管植入Beagle狗体内，置换一段腹主动脉，研究血管内腔的内皮细胞化过程。该小口径血管具有以下特点：内腔偶联水蛭素以增加抗血栓性；顺应性接近天然血管；血管内表面孔径为40μm，并且管壁的孔径由内到外呈梯度增大。植入初始，人工血管内腔先吸附血浆纤维蛋白。14d见有少量梭形内皮样细胞生成。41d后形成完整内膜，由表面的内皮细胞单层和其下的平滑肌细胞组成。90d后生成稳定的内膜，平均厚度223μm。偶联水蛭素组和无偶联水蛭素组的通畅率分别为88．9％和75．0％。结果表明，改善抗血栓性、顺应性和微观结构可提高小口径人工血管的性能，有效促进内腔自然内皮细胞化，显著提高长期通畅率。     

A Novel Plasma-Based Fluid for Particle Image Velocimetry (PIV): <Emphasis Type="Italic">In-Vitro</Emphasis> Feasibility Study of Flow Diverter Effects in Aneurysm Model

Particle image velocimetry (PIV) is a commonly used method for in vitro investigation of fluid dynamics in biomedical devices, such as flow diverters for intracranial aneurysm treatment. Since it is limited to transparent blood substituting fluids like water-glycerol mixture, the influence of coagulation and platelet aggregation is neglected. We aimed at the development and the application of a modified platelet rich plasma as a new PIV fluid with blood-like rheological and coagulation properties. In standardized intracranial aneurysm silicone models, the effect of this new PIV plasma on the fluid dynamics before and after flow diverter implantation was evaluated and compared with water-glycerol measurements. The flow diverting effect was strongly dependent on the used fluid, with considerably lower velocities achieved using PIV plasma, despite the same starting viscosity of both fluids. Moreover, triggering coagulation of PIV plasma allowed for intra-aneurysmal clot formation. We presented the first in vitro PIV investigation using a non-Newtonian, clottable PIV plasma, demonstrating a mismatch to a standard PIV fluid and allowing for thrombus formation.     

The Effect of Valve-in-Valve Implantation Height on Sinus Flow

Valve-in-valve transcatheter aortic valve replacement (VIV-TAVR) has proven to be a successful treatment for high risk patients with failing aortic surgical bioprostheses. However, thrombus formation on the leaflets of the valve has emerged as a major issue in such procedures, posing a risk of restenosis, thromboembolism, and reduced durability. In this work we attempted to understand the effect of deployment position of the transcatheter heart valve (THV) on the spatio-temporal flow field within the sinus in VIV-TAVR. Experiments were performed in an in vitro pulsatile left heart simulator using high-speed Particle Image Velocimetry (PIV) to measure the flow field in the sinus region. The time-resolved velocity data was used to understand the qualitative and quantitative flow patterns. In addition, a particle tracking technique was used to evaluate relative thrombosis risk via sinus washout. The velocity data demonstrate that implantation position directly affects sinus flow patterns, leading to increased flow stagnation with increasing deployment height. The particle tracking simulations showed that implantation position directly affected washout time, with the highest implantation resulting in the least washout. These results clearly demonstrate the flow pattern and flow stagnation in the sinus is sensitive to THV position. It is, therefore, important for the interventional cardiologist and cardiac surgeon to consider how deployment position could impact flow stagnation during VIV-TAVR.