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血液动力学研究表明,内皮细胞增生是冠状动脉搭桥手术失效的主要原因之一,它与移植管缝合处的局部血流状况密切相关,而局部血流状况又受到该处结构因素的影响。临床上,超声多普勒技术是无损检测血流状况的重要手段,为了从超声多普勒检测血流的角度考查局部血流状况随缝合区结构因素而变化的规律,本论文采用计算机仿真方法合成研究所需的搭桥冠脉内的超声多普勒血流信号。
该仿真方法基于计算流体动力学模型,首先对结构复杂的搭桥冠脉进行几何建模,运用有限元分析方法求解流场,得到血管内各处的流速分布,然后利用流速剖面和多普勒信号功率谱的联系,估计仿真信号的功率谱,最后采用余弦信号叠加法合成所需的超声多普勒血流信号。
通过两组对照实验,本论文对仿真方法进行了验证,得到仿真信号的频谱分布能够很好地反映血流速度分布情况的结论,一定程度证明了该仿真方法的合理性和有效性。
进一步,本论文选取缝合角度、缝合距离这两个影响局部血流状况的重要结构因素,考查搭桥冠脉内超声多普勒血流信号在这两个参数不同取值情况下的变化规律。首先,在缝合距离保持2d(d为冠状动脉的内径)不变的情况下,分别取缝合角度为30°、45°、60°、75°,构成一组模型;接着,在缝合角度为45。的情况下,使缝合距离分别为2d、d、0.5d、0,构成另一组模型。对这两组模型,分别在稳恒流和脉动流两种流动情况下计算搭桥冠脉内的血液流场,并对缝合区及其下游各个位置的超声多普勒血流信号进行仿真,最后对仿真信号计算反映血流速度分布情况的参数——频谱宽度,研究它随缝合角度、缝合位置的变化规律。结果表明:频谱宽度能够非常敏感地指示这两个结构因素的变化带来的血流状况的变化,即缝合角度越小,缝合前端及下游血流信号的频谱宽度越小,说明搭桥手术的效果越好;缝合位置距离狭窄越近,缝合后端附近血流信号的频谱宽度越大,而缝合前端及下游的频谱宽度越小,说明手术应折中选取缝合位置。
仿真分析的结果与血液动力学研究结果相吻合,说明了超声多普勒血流信号的仿真研究是有效的,其研究结论具有一定的临床价值,可以为冠脉搭桥手术的方案提供一定的指导,也说明超声多普勒技术可以通过检测缝合区的血流状况来评价手术的效果。