Stanford A型主动脉夹层的个体化血流数值模拟

于振坤; 刘康; 林华; 王蓓蓓; 张洪明; 夏健明

doi:10.12259/j.issn.2095-610X.S20240613

Stanford A型主动脉夹层的个体化血流数值模拟

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20240613

于振坤^{1, 2},
刘康¹,
林华³,
王蓓蓓⁴,
张洪明⁵,
夏健明^1, ,

1.
云南省阜外心血管病医院/昆明医科大学附属心血管病医院心外科，云南昆明　650102
2.
昆明市延安医院心外科，云南昆明　650051
3.
昆明医科大学生物医学工程研究院，云南昆明　650500
4.
第二军医大学长海医院心血管外科，上海　200082
5.
昆明理工大学工程力学系，云南昆明　650500

基金项目: 云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项基金资助项目（202001AY070001－282）；心血管疾病国家重点实验室开放课题（2019kfyf－01）；云南省临床医学中心项目（2020YFKT－12）；国家重点研发计划（no.022YFC2503400），云南省心血管病临床研究中心（202302AA310045）；云南省教育厅科学研究基金资助项目（2021J0227）

详细信息

作者简介:
于振坤（1992～），男，山东淄博人，医学硕士，主治医师，主要从心血管疾病研究工作

通讯作者:
夏健明，E-mail：xiajianming@kmmu.edu.cn

中图分类号: R654.2
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出版历程
- 收稿日期: 2024-02-24
- 网络出版日期: 2024-05-23
- 刊出日期: 2024-06-25

Individualized Numerical Simulation of Blood Flow in Stanford Type A Aortic Dissection

1.
Dept.of Cardiovascular Surgery，Fuwai Yunnan Cardiovascular Hospital，Kunming Yunnan 650102
2.
Dept.of Cardiovascular Surgery，Yan’an Hospital of Kunming City，Kunming Yunnan 650051
3.
Biomedical Engineering Research Institute of Kunming Medical University，Kunming Yunnan 650500
4.
Dept.of Cardiovascular Surgery，Changhai Hospital, Second Military Medical University，Shanghai 200082
5.
Kunming University of Science and Technology，Kunming Yunnan 650500，China

摘要

摘要: 目的研究Stanford A型主动脉夹层的血流动力学变化。方法收集4名Stanford A型主动脉夹层患者和2名健康志愿者的主动脉计算机断层扫描血管造影（computed tomography angiography，CTA）图像，建立主动脉三维模型并进行网格划分，使用流体仿真软件对模型进行数值模拟。结果健康志愿者主动脉内血流近似层流。夹层真腔的血流近似层流，位于破口附近的真腔和被假腔压迫的真腔会在局部形成湍流。真腔的壁面压力高于假腔。心脏收缩期，假腔的壁面压力峰值位于夹层第一个破口处，被假腔压迫的真腔和假腔破口处出现较高的壁面剪切力且破口处出现了应力集中。相比于单一破口的夹层，有2个破口的夹层其破口周围的壁面剪切力更低。结论个体化计算流体力学分析可以为主动脉夹层的个性化诊疗提供参考。
- 计算流体力学 /
- 血流动力学 /
- 数值模拟 /
- 主动脉夹层
Abstract: Objective To investigate the hemodynamic changes after the occurrence of Stanford type A aortic dissection. Methods Computed tomography angiography（CTA） images of the aorta were collected from 4 Stanford A type aortic dissection patients and 2 healthy volunteers, and the three-dimensional models of the aorta were established and meshed. The above models were numerically simulated by fluid simulation software. Results The blood flow in the aorta of healthy volunteers was approximately laminar. The blood flow field in the true lumen was approximately laminar. Turbulence not only occurred near the intimal tear of the true lumen, but also near the area where the false lumen compressed the true lumen. The wall pressure of the true lumen was higher than that of the false lumen. During the systolic phase, the peak wall pressure of the false lumen was located at the primary entry tear of the dissection, the high wall shear stress appeared around the true lumen compressed by false lumen and the tear of false lumen. Moreover, stress concentration occurred at the intimal tear. Compared to aortic dissection with a single tear, aortic dissection with two tears exhibited lower wall shear stress around the intimal tear. Conclusion Individualized computational fluid dynamics analysis can provide reference for personalized diagnosis and treatment of aortic dissection.
- Computational fluid dynamics /
- Hemodynamics /
- Numerical simulation /
- Aortic dissection

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图 1 入口边界条件和出口边界条件

A：入口速度波形及心动周期中5个关键时间点（T1、T2、T3、T4、T5）；B：出口压力波形。

Figure 1. The inlet boundary condition and the outlet boundary condition

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图 2 AD2和Control 1壁面压力云图

“↖”所示T1～T4时刻假腔的壁面压力峰值位于破口对面的假腔外膜。

Figure 2. Cloud chart of wall pressure for AD2 and Control 1

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图 3 AD1和Control 1壁面剪切力云图

“↖”所示假腔的壁面剪切力峰值位于破口对面的假腔外膜。

Figure 3. Cloud chart of wall shear stress for AD1 and Control 1

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图 4 AD2和Control 2的血流流线图

Figure 4. Streamlines of blood flow for AD2 and Control 2

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表 1 6个案例的基线资料

Table 1. Baseline data for 6 cases

案例	性别	年龄（岁）	病程（h）	基础疾病	第一破口位置	第二破口位置	破口数量
AD1	男	58	18	高血压	主动脉弓	N/A	1
AD2	男	53	33	高血压	主动脉弓	N/A	1
AD3	男	30	10	高血压	升主动脉	主动脉弓	2
AD4	女	60	23	高血压	升主动脉	降主动脉	2
Control 1	男	40	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A
Control 2	女	67	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A
AD：主动脉夹层患者；Control：经CT证实主动脉正常的健康志愿者；N/A：不适用。

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