基于格子Boltzmann方法的体肺分流术血流动力学几何多维度数值研究.pdf

医用生物力学第28卷第6期2013年12月 642 ofMedical Journal Biomechanics，V01．28No．6，Dec．2013 文章编号：1004-7220(2013)06-0642-06 基于格子Boltzmann方法的体肺分流术 血流动力学几何多维度数值研究 张明子1， 刘有军1， 谢进生2， 赵 夕1， 任晓辰1， 白 帆1， 丁金立1 (1．北京T业大学生物医学丁程中心，北京100124；2．首都医科大学附属安贞医院心脏外科，北京100029) 摘要：目的利用基于时间步耦合的几何多维度方法，模拟单心室疾病体肺分流术后的血流动力学，得到搭桥管局 部三维流场和手术前后整体血流动力学信息。方法 首先，通过术前的心血管集中参数模型(0D)和手术搭桥管 三维模型(3D)建立0D一3D耦合的多维度血流动力学模型，并讨论模型oD一3D交界面耦合条件及时间步耦合算法； fluid 其次，实现了基于格子Bohzmann方法的3D计算流体动力学(computationaldynamics，CFD)和0D集中参数模 型耦合求解的多维度仿真；最后，通过多维度模型与术前集中参数模型的结果对比手术前后血流动力学变化。结 果 多维度仿真得到了术后心血管整体血流动力学改变和手术局部的三维流场信息，模拟结果显示肺循环分流比 由术前32．2l％提高至57．8％。结论体肺分流术中植入连接体循环和肺循环的搭桥管能够有效增加单心室病人 肺循环的供血；几何多维度仿真能够有效模拟心血管整体血流动力学改变和所关心部位的三维流场信息，对心血 管临床术前规划有重要意义。 关键词：格子Bohzmann方法；多维度仿真；计算流体力学；血流动力学 中图分类号：R318．01 文献标志码：A Numericalonmultiscalesimulationfor of study hemodynamics shunt basedonlatticeBoltzmann systemic-pulmonaryprocedure method ZHAO REN ZHANG You-junl，XlEJin-shen92， Xil， Xiao—chenl， Ming-zil，LIU BAI of Fanl，DINGJin—lil(1．BiomedicalEngineeringCenter，BeijingUniversityTechnology，Beijing Anzhen Medcine University，Beijing 100024，China；2．CardiacSurgeryDepartment，BeijingHospital，Capital 100029．china、 Basedon multiscale simulatethe after Abstract：Objectivetime—coupled couplingalgorithm，to hemodynamics soastoobtaintheIocaI shunt on ventricular three·dime