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基于个体化腹主动脉瘤的流固耦合分析方法研究

作　者: 黄俊
导　师: 周正东；戴耀东
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 核技术及应用
关键词: 腹主动脉瘤三维重建流固耦合壁应力 ANSYS CFX
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 49次
引　用: 1次
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内容摘要

腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是一种常见的动脉扩张性疾病,AAA局部的破裂出血是其主要的致命原因。在欧美,腹主动脉瘤成为威胁中老年人生命的杀手。每年美国大约有200,000人被诊断出患有AAA,有约15,000人死于AAA。越来越多地研究证据表明,血流动力学因素在AAA的发生和发展过程中起着关键的作用,AAA的破裂与瘤壁的应力大小和分布密切相关。由于血管为弹性薄壁结构,当血液流过时,流体和固体之间将强烈地相互影响,流体和固体的行为紧密地耦合在一起,因此在研究腹动脉瘤的血流动力学和生物力学时,得考虑二者间的流固耦合问题。但以往的研究中,对动脉瘤采用了理想化模型和刚性管壁的假设来分析动脉瘤的血流情况,得到的结果与真实情况相差甚远,无法对管壁的应力分布进行有效分析。本课题根据临床所得腹主动脉瘤的CT图像,进行分割和三维重建,以得到真实AAA的个体形状。并运用ANSYS系列软件对腹主动脉瘤进行流固耦合模拟分析,获得动脉瘤的血流速度,压力和瘤壁所受的应力分布值,并对其结果进行后处理,运用可视化的手段表示血流分布,血压分布以及瘤壁的应力分布,从而判断其易破裂的危险区域,为腹主动脉瘤的诊治提供依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 研究目的以及意义  12-13
  1.3 研究现状  13-16
    1.3.1 血流动力学理论研究现状  13-15
    1.3.2 数值模拟在腹动脉瘤中的研究进展  15-16
  1.4 研究内容  16-17
第二章医学图像的分割和重建  17-28
  2.1 图像分割  17-23
    2.1.1 阈值分割法  17-18
    2.1.2 区域提取法  18-19
    2.1.3 边缘检测法  19-22
    2.1.4 形态学操作  22-23
  2.2 三维重建  23-27
    2.2.1 面绘制  23-26
    2.2.2 体绘制  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章腹主动脉瘤形态学模型的建立  28-35
  3.1 腹主动脉瘤模型的形态学特征  28
  3.2 MIMICS 医学图像处理软件  28-31
  3.3 腹主动脉瘤的图像分割  31-33
  3.4 腹主动脉瘤的三维重建  33-34
  3.5 本章小结  34-35
第四章数值方法  35-44
  4.1 流固耦合（FLUID-STRUCTURE INTERACTION, FSI）概论  35-37
  4.2 流固耦合ALE 方法  37-39
  4.3 控制方程  39-40
    4.3.1 流动的控制方程  39-40
    4.3.2 固体运动的控制方程  40
  4.4 CFX-ANSYS 耦合求解方法  40-43
    4.4.1 ANSYS 任意拉格朗日欧拉法FSI 求解器  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章个体化腹主动脉瘤的流固耦合模拟  44-60
  5.1 ANSYS 软件的分析步骤  44
  5.2 ANSYS 软件进行动脉瘤的有限元分析步骤  44-50
  5.3 计算结果与分析  50-59
    5.3.1 瘤壁Von Mises 应力等值线图  50-54
    5.3.2 血流速度流线图  54-57
    5.3.3 压力等值线图  57-59
  5.4 本章小结  59-60
第六章研究结论与展望  60-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
在学期间的研究成果及发表的学术论文  67

基于个体化腹主动脉瘤的流固耦合分析方法研究

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