半桥支架治疗主动脉弓动脉瘤的仿真.pdfVIP

第33卷第4期 北京工业大学学报 V01．33No．4 2007年4月 oF UNIVERSITYoFTECHNOLOGY JOURNALBEUING Apr．2007 半桥支架治疗主动脉弓动脉瘤的仿真 乔爱科，刘有军 (北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京100022) 摘要：针对顶部附带局部突起的主动脉弓动脉瘤，提出了一种半桥支架治疗方法．为展示动脉瘤附近的详细 流动情形和压力、壁面切应力分布，检验半桥支架是否具有可以促进瘤腔内血栓、闭锁形成的血流动力学特征， 构建了无支架和半桥支架治疗带局部突起的主动脉弓动脉瘤模型．利用计算流体力学的方法对2个模型中的 生理性血液流动进行了仿真，并对血流动力学进行了比较和分析．仿真结果表明：半桥支架模型瘤腔内的流动 受到明显抑制，特别是局部突起处的压力和壁面切应力大大地减小了，因此。半桥支架可以促进瘤腔内血栓的形 成。并能减小动脉瘤破裂的危险。是一种可行的支架治疗动脉瘤的方法． 关键词：介入治疗；血流动力学；心血管手术；生物力学 中图分类号：Q66 文献标识码：A 文章编号：0254一0037(2007)04一0423—05一 血管内支架是20世纪90年代初出现的一种微刨介入治疗动脉瘤的方法【1】．当支架置于动脉瘤口处 时，瘤内血液流动受到抑制，瘤腔内压力降低，从而形成血凝块或血栓，这样不但可以防止动脉瘤继续增大 或破裂，甚至可以使动脉瘤完全退化或消失．由于动脉瘤支架治疗方法尚处于初期发展阶段，治疗中还存 在一系列问题有待进一步研究．流动停滞、壁面切应力低而波动等有利于血小板黏附、沉积和内膜增 生[2】．因此。更好地理解和描述动脉瘤支架的血流动力学问题，对探讨动脉瘤支架治疗方法是至关重要 的．已有许多学者对支架治疗动脉瘤进行了研究[3-l2J，但对主动脉弓内侧附带局部突起动脉瘤的支架血 流动力学仿真还没有人进行过研究．由于支架可能妨碍主动脉弓侧支动脉的血流灌注。所以需要采取一 定的措施改善这种状况．文献[13]采用了局部开窗的技术，但缺点是支架在放置时定位较困难．作者提 出了采用半桥支架的技术来保持侧支动脉畅通，并简化了手术操作．为了验证半桥支架治疗该类动脉瘤 是否有效，作者分别建立了半桥支架和无支架动脉瘤模型，利用计算流体力学(CFD)方法对2个模型瘤腔 内的血流动力学进行了仿真和比较． 1 仿真方法 图1所示为主动脉弓在支架植入前后的简化几何模型．在动脉瘤的顶部附带一个局部突起，该突起 是动脉瘤破裂的频发区．为了便于对照比较，半桥支架和无支架模型具有完全相同的几何结构，只是后者 不具有血管内支架；主动脉弓被简化为弯曲成180。的圆截面管；锁骨动脉、颈动脉和降主动脉被简化为笔 直圆管．这些血管都被人为地加长了，目的是让其中的血液充分流动，从而得到稳定的流动剖面．忽略掉 主动脉弓的翘曲和各血管的锥角，每个血管段都具有各自恒定的直径，所有血管都位于一个平面内，并且 关于它们的纵向中心轴线所在平面是对称的．动脉瘤用一个较大球体来模拟，其顶部的局部突起则用一 个较小的球体来代替．支架的复杂网状结构用圆截面细丝编织成的矩形网格来代替．支架的网格结构关 于zv平面和w平面是对称的(见图1)．与其他研究中所采用的参数类似，本研究中所采用的支架通透率 大约为82％【14．15I．支架细丝的直径比血管直径小很多(在本研究中，二者比值小于0．7％)，在支架植入后 几小时或几天时间内，支架结构将被新增生内膜覆盖【l6l，因此，支架结构将完全嵌入到血管壁内，而不会 收稿日期：2006一03—21． 基金项目：北京市自然科学基金资助项目(3062003)；北京市优秀人才培养资助项目(20051D0501507)． 作者简介：乔爱科(1967一)，男，山西平定人，副教授． 万方数据 424 北京工业大学学报 2007年 突出到血管腔内流场之中．这些几何特征模拟了支架正好贴合在血管壁内的情形．在本研究设计的模型 中，主动脉弓的曲率半径R。=3．5cm；主动脉直径D=1．4cm；3个上行