椎-基底動(dòng)脈MRA、血液流動(dòng)及力學(xué)特性數(shù)值研究.pdf

1、腦血管疾病是嚴(yán)重威脅人類健康的主要疾病之一,臨床研究發(fā)現(xiàn),腦血管疾病的發(fā)生與腦循環(huán)系統(tǒng)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的異常改變密切相關(guān)。隨著生物醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展,以及大容量、高速度、多功能電子計(jì)算機(jī)軟件和數(shù)值計(jì)算理論的不斷完善,結(jié)合這些技術(shù),利用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)血液血流動(dòng)力學(xué)的參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬,研究腦血管系統(tǒng)的血流動(dòng)力學(xué)機(jī)理,腦血管疾病發(fā)生與發(fā)展的過(guò)程,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理分析。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬作為研究與預(yù)測(cè)相結(jié)合的一種手段,可以提供病變部位詳

2、細(xì)的數(shù)值參數(shù)及流動(dòng)圖像,可以從多種角度和側(cè)面為醫(yī)學(xué)研究提供目前實(shí)驗(yàn)方法所不能得到的可用信息。而且在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的過(guò)程中,能夠根據(jù)各種變化的條件(如改變幾何形狀等)進(jìn)行數(shù)值模擬,探索這些條件變化因素對(duì)人體血液流動(dòng)產(chǎn)生的具體影響。
　　 本課題通過(guò)臨床采集的MRI醫(yī)學(xué)影像圖像,以3.0T磁共振血管成像(Magnetic Resonance Angiography,MRA)進(jìn)行三維重建,構(gòu)建了一例個(gè)體化的正常椎-基底動(dòng)脈的物理模型,通

3、過(guò)快速電影相位對(duì)比磁共振成像(Fast CINE phase contrast MR imaging,Fast CINE PC MRI)方法測(cè)得血流動(dòng)力學(xué)模型參數(shù),采用國(guó)際上通用的計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(ComputatiorlalFluid Dynamics,CFD)的技術(shù),依據(jù)不同心動(dòng)周期來(lái)研究不同形態(tài)椎-基底動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的變化,建立不同形態(tài)椎-基底動(dòng)脈的血流動(dòng)力學(xué)理論分析模型,重點(diǎn)研究各種形態(tài)的椎-基底動(dòng)脈血液對(duì)的流體動(dòng)力學(xué)的影響,從

4、而為椎-基底動(dòng)脈疾病的治療和預(yù)防提供了科學(xué)依據(jù),有利于腦血管病的早期防治。
　　 研究中主要采用醫(yī)學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)等多學(xué)科的交叉研究,內(nèi)容包含了大量的力學(xué)科研思維及邏輯結(jié)構(gòu),應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)方法進(jìn)行個(gè)體化顱內(nèi)椎-基底動(dòng)脈的血流動(dòng)力學(xué)研究,能夠得到其血流動(dòng)力學(xué)的重要參數(shù),如血液流動(dòng)對(duì)血管壁的應(yīng)力、剪切力以及運(yùn)動(dòng)軌跡等。隨著進(jìn)一步研究,可建立用于椎-基底動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)仿生的腦血管分析系統(tǒng),該系統(tǒng)可將醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字化處理、CFD