基于VLBM的髂外动脉血流动力学分析-《浙江科技学院学报》

文章信息/Info

作者:: 戎晨彬; 陈柔; 严微微; 俞慧丹; 许友生; 浙江科技学院机械与能源工程学院,杭州 310023;中国计量大学计量测量工程学院,杭州 310018;印第安纳大学普渡大学印第安纳波利斯分校机械工程系,印第安纳波利斯 46202

Author(s):: RONG Chenbin; CHEN Rou; YAN Weiwei; YU Huidan; XU Yousheng; School of Mechanical and Energy Engineering, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023,Zhejiang, China; School of Metrology and Measurement Engineering, China Jiliang University,Hangzhou 310018, Zhejiang, China; Department of Mechanical Engineering, Indiana University PurdueUniversity Indianapolis, Indianapolis 46202, Indiana, USA

摘要:: 为探索无创测量在狭窄髂外动脉血流动力学中的应用,使用自编的基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)并行架构的体积格子玻尔兹曼方法(volumetric lattice Boltzmann method,VLBM)对狭窄髂外动脉进行模拟。首先从计算机断层扫描血管造影(computed tomography angiography,CTA)中提取髂外动脉模型;其次设定边界条件,其中入口为多普勒超声检测的脉动流,出口为基于三元windkessel模型的压力出口;最后将模拟结果与有创动脉血压(invasive blood pressure,IBP)直接测得的结果进行对比,发现二者吻合度较高,血压的相对误差在1%左右,从而验证了VLBM应用于狭窄髂外动脉模拟的可行性。在此基础上,根据血流动力学分析狭窄和还原的髂外动脉的血流速度、血压和壁面切应力(wall shear stress,WSS)可得到以下结论:1) 血流流经狭窄处后,流速增大并向动脉中心处汇聚,且髂外动脉狭窄对髂内动脉血流速度的影响可忽略不计;2) 狭窄处的WSS更高,且高WSS分布区域的大小随血压变化而变化;3) 狭窄处有明显的压降,压降会随着血流速度的增大而增大。髂外动脉的血流动力学分析可为相关髂外动脉疾病的临床无创计算辅助决策提供数据支持和理论依据。