【摘 要】
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目的:利用有限元分析（Finite Element Analysis,FEA）及计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法对患者个体化的几何形状腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm,AAA）进行计算机模拟,研究近端瘤颈成角对腹主动脉瘤体中生物力学指标的影响,以期进一步完善腹主动脉瘤的参数构建,为创建更精确的腹主动脉瘤模型来预测破裂
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目的:利用有限元分析（Finite Element Analysis,FEA）及计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法对患者个体化的几何形状腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm,AAA）进行计算机模拟,研究近端瘤颈成角对腹主动脉瘤体中生物力学指标的影响,以期进一步完善腹主动脉瘤的参数构建,为创建更精确的腹主动脉瘤模型来预测破裂风险及分析新的治疗思路提供理论依据和实验基础。方法:收集符合纳入标准的南华大学附属第二医院及衡阳市中心医院2015年1月至2022年1月的29例AAA患者的CT血管成像（Computed Tomography Angiography,CTA）资料,存为DICOM格式。根据CTA资料运用计算机重建AAA的三维模型,对重建的模型进行形态学参数测量,包括近端瘤颈入口宽度、瘤体长度、瘤体最大直径、近端瘤颈成角角度。通过测量的近端瘤颈成角角度进行分组:A组（∠β≤30°,n=8）、B组（30°＜∠β≤60°,n=14）和C组（∠β＞60°,n=7）。将所构建的形态学模型,经平滑处理和优化网格后,导入有限元分析软件中进行数值模拟,根据计算收敛的数据结果导入CFD-Post分析与AAA破裂风险相关的生物力学指标。结果:1.从流线图来看三组模型在瘤颈处血流相对平直,A组瘤腔内的可见少许湍流,总体流动方式以层流为主的混合流;B组的流线在瘤腔内可见相对规则的低速涡流线区,表现为以管腔血流主导、以湍流为主的混合流;C组近端瘤颈处可见少许湍流线,瘤体扩张区域可见流线沿瘤腔形态形成涡流,流线多为混乱、不规则,以湍流为主。2.壁应力分布图结果显示AAA壁应力分布不均匀,腹主动脉瘤腔最大直径区域或瘤腔前部区域常为最大应力的主要分布区域。A组血流冲击面积最大壁应力为205.0±84.7 Pa,B组为327.6±113.2 Pa,C组为657.3±141.5 Pa,三组差别具有统计学意义（P＜0.01）,B组较A组存在上升（P＜0.05）,C组较B组有明显上升（P＜0.01）,提示峰值壁应力可能随着近端成角增大而增大。3.剪切应力分布图结果显示AAA壁剪切应力腹主动脉近端瘤颈处常为最大剪切应力的主要分布区域,而瘤体常处于相对较低的切应力水平。A组血流冲击面积最大壁剪切应力为4.68±1.82 Pa,B组为6.85±2.00 Pa,C组为9.99±1.34 Pa,三组间有差别（P＜0.01）,B组较A组存在上升（P＜0.05）,C组较B组有明显上升（P＜0.01）,提示峰值壁剪切应力可能随着近端成角增大而增大。4.流速分布图结果显示AAA腔内血流处于流动状态,瘤体的流入道及流出道均可见较大的速度值。腹主动脉近端瘤颈成角处常为加速点,成角越大,速度增加越明显,而瘤颈成角较小的模型流速分布相对平缓。A、B、C三组模型均显示瘤体膨大的区域流速相对较低。A组瘤颈成角处最大血流速度为0.49±0.06 m/s,B组为0.55±0.10 m/s,C组为0.91±0.20 m/s,组间差异存在统计学意义（P＜0.01）,提示近端瘤颈成角改变腔内的血流状态。结论:1.腹主动脉瘤壁垂直应力、壁剪切应力在计算流体力学的分析中,随近端瘤颈成角的增大而增高。2.腹主动脉瘤前壁、中下壁在计算流体力学的分析中常为最大垂直应力分布区域;近端瘤颈成角、髂分叉、前壁、下壁常为最大切应力分布区域。
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