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颅内动脉瘤是心脑血管疾病的常发病之一,对其发生以及破裂的临床和生物力学研究都有重要的意义。Willis动脉环是脑血管的主要侧支通路,对维持动脉之间的血压平衡和血液供给都起到了关键作用。Willis动脉环因其特殊的生理形态,使得大多数的颅内动脉瘤都形成于WVillis环血管上,且超过半数的正常人都存在有Willis环变异的现象,这也导致颅内动脉瘤的发生几率大大提高。本文应用计算流体动力学技术和医学成像技术,选取实际病例进行3D建模,采用血液动力学分析与统计方法,讨论不同的Willis环变异形态与颅内动脉瘤发病率之间的关系。同时,选取动脉瘤破裂病人组和未破裂病人组进行对比,分别在形态学和血液动力学两方面进行统计研究,为颅内动脉瘤诊断与治疗提供一定的理论参考。为探讨前交通动脉瘤的发病率与Willis环的A1段(大脑前循环处)变异形态之间的关系,本文建立30个真实病例模型,即Willis环正常形态、大脑前动脉缺失变异形态和发育不良变异形态三类各10例,选取了6个最具代表性的血液动力学参数进行分析统计,分别是平均壁面剪切引力(AWSS)、平均壁面剪切应力梯度(AWSSG)、震荡剪切指数(OSI)、动脉瘤发生指数(AFI)、梯度震荡数值(GON)和血液压强。结果表明,相较于正常形态模型,Willis环变异形态模型的参数变化区域更广,AWSS(分别是5.44,5.71,7.41 Pa)、AWSSG (1.55e+4,2.31e+4,1.97e+4Pa/m)、AFI (0.9945,0.9956,0.9959)和压强(1.19e+4,1.24e+4,1.22e+4 torr)的参数值更高,尤其在前交通动脉处以及分叉连通处。在对正常形态模型和发育不良变异形态模型进行非参数T检验发现,这两类模型的壁面剪切引力和动脉瘤发生指数两个参数的统计P值为0.029和0.037,具有显著差异性。模拟结果表明A1段变异的Willis环形态在一定程度上会影响血管的血液动力学变化,从而导致较高的动脉瘤发病率。进一步地,本文探讨了前交通动脉瘤破裂与未破裂之间的相关参数比较。我们建立了42个破裂和27个未破裂的真实病例动脉瘤模型,选取4个形态学参数和4个血液动力学参数进行对比分析。同时,根据Willis环形态分类,每组再分为正常形态、缺失变异形态和发育不良变异形态三类。结果显示,破裂与未破裂动脉瘤在形态学方面无显著性差异,而在血液动力学方面具有显著的参数差异性,特别是平均壁面剪切应力、壁面剪切应力梯度和压强的P值分别为0.026、0.006和O。同时,未破裂动脉瘤参数值明显高于破裂动脉瘤模型,女AWSS(分别是36.63,23.95 Pa), AWSSG (2.0e+5,1.2e+5 Pa/m),OSI(O.028,0.021)和压强(6.78e+4,3.31e+4 torr),这4个血液动力学参数都有明显差异值。对其进行Willis环形态分类后的结果统计分析发现,缺失变异形态组的OSI和压强参数P值为0.012,参数有显著的差异性水平,其它参数无明显差异性显示。可见,不同Willis环形态对于动脉瘤的破裂也存在一定影响。