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脑动脉瘤血液动力学的格子Boltzmann模拟

作 者: 李明晶
导 师: 施保昌
学 校: 华中科技大学
专 业: 计算数学
关键词: 格子Boltzmann方法 动脉瘤 支架 血液动力学
分类号: R743.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 20次
引 用: 0次
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内容摘要


在心脑血管疾病中,脑动脉瘤由于很高的发病率和死亡率受到人们的广泛关注。血管内支架介入治疗技术的临床运用,成为了脑动脉瘤治疗的新亮点。目前普遍认为导致动脉瘤生长乃至破裂的一个主要因素是血液动力学机制。随着对血液动力学机制的认识更加深入,通过数值模拟研究支架的特征如支架形状、孔隙率等对脑动脉瘤血液动力学的影响成为了一个研究热点。格子Boltzmann方法(LBM)是近年来迅速发展的一种求解流体问题的数值模拟新方法,具有许多传统数值方法没有的优点,如程序简洁、易于处理复杂边界、并行效率高等,因而易于模拟复杂流动,例如多孔介质流、多相流、化学反应系统等。将LB方法与血流问题结合已被证实是一种有效的方法,国内外有学者利用LB方法研究支架对动脉瘤血液动力学的影响,但是对于支架网孔尺寸为多少时瘤内恰好没有漩涡,以及支架对脑动脉瘤侧支血管血液循环的影响这些与实际临床治疗相关的问题研究较少。本文利用格子Boltzmann方法针对这些问题进行研究。本文对二维情形的脑动脉瘤及侧支细小血管内的血流情况进行模拟,利用D2Q9模型,假设血液为牛顿流体,分析支架对脑动脉瘤血液动力学的影响。首先,讨论植入前后不同的动脉瘤瘤内血流的变化,证实了支架的置入使瘤内血流速度明显减小,涡运动明显减弱。其次,对于不同直径的动脉瘤以及不同大小的瘤口,模拟并讨论了支架网孔的尺寸恰好使瘤内没有漩涡的临界值。最后,由于真实的动脉瘤往往发生在血管交叉处,且颅内小血管对支架植入更敏感,更易引起血管内膜增生,因此需要考虑动脉瘤周围血管的影响,接下来分析植入支架前后侧支血管的血流量变化。本文的数值分析结果对于脑动脉瘤的临床治疗具有一定参考价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
1 绪论  7-19
  1.1 引言  7-10
  1.2 格子Boltzmann方法介绍  10-13
  1.3 主要研究内容和工作安排  13-19
2 LBGK模型及边界处理  19-29
  2.1 背景介绍  19-20
  2.2 LBGK模型介绍  20-23
  2.3 边界处理  23-29
3 支架对脑动脉瘤血液动力学的影响  29-45
  3.1 背景介绍  29-31
  3.2 支架对动脉瘤血流动力学的LB模拟  31-39
  3.3 支架对脑动脉瘤侧支血管血液循环的影响  39-45
4 总结和展望  45-46
致谢  46-47
参考文献  47-51

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中图分类: > 医药、卫生 > 神经病学与精神病学 > 神经病学 > 脑血管疾病 > 急性脑血管疾病(中风)
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