CT成像指导下的冠状动脉搭桥血管流固耦合研究

"该研究基于CT成像技术对冠状动脉搭桥血管进行了流固耦合分析，旨在探讨血管几何模型和弹性血管壁如何影响血流动力学特性，以及它们在冠脉搭桥血管再狭窄过程中的作用。通过使用MIMICS软件构建患者特定的三维血管模型，并利用有限元方法在ANSYS Mechanical和CFX软件中建立流固耦合模型，模拟了血管壁的剪应力分布和变形。研究发现，个性化的血管模型比简化模型表现出更大的壁面剪应力和位移，而流固耦合模型则比刚性血管壁模型具有更低的剪应力和位移，这为临床诊断冠脉再狭窄提供了更准确的数据参考。" 这篇论文深入探讨了冠状动脉旁路移植手术后的血管再狭窄问题，这是一种常见的并发症，严重影响患者的生活质量和健康。研究人员利用计算机断层扫描(CT)的高分辨率图像，构建了冠状动脉移植血管的三维几何模型。这一过程首先在MIMICS软件中完成，生成了Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS)曲面模型，确保了模型的精确度和细节再现。 随后，研究团队引入流固耦合的概念，将血管壁视为弹性的，血液视为非牛顿流体，通过有限元方法在ANSYS Mechanical和CFX两个专业软件模块中建立了流体（血液）与固体（血管壁）之间的相互作用模型。流固耦合算法使得在脉冲血压条件下，能够模拟血管壁的动态响应，包括剪应力分布和形变。 研究比较了个性化模型（基于患者具体CT数据）与简化模型（CAD模型）以及弹性血管壁模型与刚性血管壁模型之间的差异。结果显示，个性化模型的血管壁在血流作用下承受的剪应力和位移更大，而流固耦合模型则在保持血管壁弹性的情况下，减少了这些力学效应，这可能有助于减少再狭窄的风险。 此外，研究还指出，不同模型中的最大位移发生位置存在显著差异，这对于理解冠状动脉搭桥后的血流动力学行为及其与再狭窄关联至关重要。这些发现对于临床医生来说是极其有价值的，因为它们提供了更准确的定量信息，有助于预测和预防冠脉再狭窄，从而改善治疗策略和患者预后。 关键词涉及的领域包括非牛顿流体（血液的复杂流动特性），流固耦合（流体与结构相互作用的分析方法），冠状动脉搭桥（心脏手术的一种），以及三维重建（血管模型的构建技术）。这项工作体现了工程技术在生物医学领域的应用，尤其是计算流体力学和微流体力学在心血管疾病研究中的重要性。通过这种跨学科的研究方法，科研人员可以更深入地了解生物系统的复杂性和个体差异，为未来的心脏病治疗提供新的见解和技术支持。