[发明专利]仿真血流动力学信息的获取方法及内螺旋人造血管模型

说明书

本发明公开一种仿真血流动力学信息的获取方法，包括以下步骤：1)获取至少两种血管几何模型；2)测定一个心动周期内的兔腹主动脉血流波形图获得实际血流速度；3)对步骤1)中的血管三维几何模型进行平滑处理并设置相关结构；4)构建模型并构建流体力学仿真方程求解方法，求解血管三维几何模型各处的血流动力学信息；5)将得到的动力学数据与步骤2)测得的数据比较，调整模型和参数，当两者接近时，输出最终血流动力学数据。本发明通过上述方法从流体动力学角度直观的体现不同的血管几何模型的流体速度，最终得到一种小口径内螺旋人造血管模型，能减少现有技术中全内螺旋人造血管模型中流速太大导致远心端血管内壁膨胀形成血管瘤的问题。

技术领域

本发明属于人工血管领域，特别涉及到一种仿真血流动力学信息的获取方法及内螺旋人造血管模型。

背景技术

近期的研究表明尽管大口径血管移植临床上已经取得了巨大成功，但小口径(直径小于6mm)血管移植临床问题仍未得到解决，并且在心脏和外周循环的搭桥手术中处于大量需求状态，造成小口径血管临床失败的原因是短期的血栓形成和长期的内膜增生。

血栓形成及血栓层在人造血管内壁的厚度与血管内的血流动力学特性有关。相关研究提出了血栓形成的临界血流速度的概念。该临界流速定义为血栓在人造血管内壁形成并堵塞血管内截面积超50％的血流速度。当血流速度大于临界流速时，血液流动产生的壁面剪切力会阻止血栓在人造血管内壁形成厚层。这时，人造血管内壁生成的血栓层厚度很薄。而当血流速度小于临界流速时，壁面剪切力很低，血栓会在人造血管内壁越积越厚，最终导致血管的完全堵塞。由于小血管一方面流量小，往往低于临界流量。另一方面，小血管内截面积本身就小。因此小血管植入人体后会很快急性堵塞失效。

在现有技术中，已经解决小口径人造血管急性栓塞失效的问题，比如现有技术中一种带有内螺旋槽的人工血管，详见图5，但该血管在经过血管制备和植入动物体实验中时，在内螺旋血管的远心端处形成一个血管瘤。形成血管瘤的原因在于在血流经过内螺旋血管时，血流流出的速度太大导致人工血管远心端的血管壁面的壁面剪切应力增大，从而引起血管内壁受到破坏引起膨胀形成血管瘤。基于以上发现，欲从流体动力学的角度获取血流动力学信息，直观的体现不同的血管几何模型的流体速度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种仿真血流动力学信息的获取方法，能从流体动力学角度直观的体现不同的血管几何模型的流体速度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种仿真血流动力学信息的获取方法，包括以下步骤：

1)获取至少两种三维血管几何模型；所述血管几何模型包括无槽圆滑血管、全内螺旋血管和第一内螺旋血管；

2)通过测定一个心动周期内的兔腹主动脉血流波形图获得一个额定的血流速度范围，用作仿真的入口边界条件；

3)对步骤1)获得的血管三维几何模型进行平滑处理，划分边界层网格和体网格以及划分好出入口端面和血管壁区域；

4)构建模型并构建对所述流体力学仿真方程求解方法，求解血管三维几何模型各处的血流动力学信息；

所述模型包括入口模型、出口模型和血液模型；其中，所述入口模型用于设置流体力学仿真的入口边界条件，所述出口模型用于设置流体力学仿真的出口边界条件，血液模型用于设置符合血液流动特点的血流动力学模型；

5)所述步骤4)求解得到的血流动力学数据与步骤2)实际测得的数据进行对比，指导调整仿真数学模型和求解参数，当仿真结果和实际测得的结果接近时，输出最终的血流动力学数据。

进一步地，所述步骤1)中的血管几何模型的为小口径，材质、长度、大小均相同；其中，所述无槽圆滑血管为内壁光滑的圆管，所述圈内螺旋血管为内壁凿刻螺旋槽的圆管，所述第一内螺旋血管为内壁部分凿刻螺旋槽且出口部分内壁光滑的圆管。