1、一、研究背景
　　 主動(dòng)脈夾層（aortic dissection，AD）是指在主動(dòng)脈壁存在或不存在自身病變的基礎(chǔ)上，并在一系列可能外因（如高血壓、外傷等）的作用下導(dǎo)致主動(dòng)脈內(nèi)膜撕裂，血液由內(nèi)膜撕裂口進(jìn)入主動(dòng)脈中層，造成主動(dòng)脈中層沿長(zhǎng)軸分離，從而使主動(dòng)脈管腔呈現(xiàn)真假兩腔的一種病理狀態(tài)。Stanford大學(xué)的Daily等將胸主動(dòng)脈夾層動(dòng)脈瘤分為兩型：無(wú)論夾層起源于哪一部位，只要累及升主動(dòng)脈者稱(chēng)為A 型；夾層起源于胸降主動(dòng)脈且未累及

2、升主動(dòng)脈者稱(chēng)為B 型。
　　 目前Stanford B 型主動(dòng)脈夾層治療手段有內(nèi)科治療、開(kāi)放手術(shù)治療和介入手術(shù)治療。內(nèi)科處理主要為鎮(zhèn)靜、降低心臟收縮力，減少血流對(duì)動(dòng)脈壁的沖擊力。開(kāi)放手術(shù)則通過(guò)人工血管置換術(shù)對(duì)病變血管進(jìn)行修補(bǔ)。腔內(nèi)隔絕術(shù)則使用傳輸系統(tǒng)通過(guò)外周動(dòng)脈將覆膜支架于夾層初始裂口處釋放進(jìn)行血管修補(bǔ)。目前在治療方案的選擇上尚存在爭(zhēng)論，但治療手段不同造成血管內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變差異如何，將對(duì)血管重構(gòu)和預(yù)后造成如何影響，還有待深入研

3、究。
　　 主動(dòng)脈夾層一般會(huì)有多個(gè)裂口，由于遠(yuǎn)端裂口常緊靠腹腔干、腸系膜動(dòng)脈和腎動(dòng)脈等重要分支的開(kāi)口，使得血流在該區(qū)域呈現(xiàn)十分復(fù)雜的關(guān)系。部分患者重要臟器由假腔供血，裂口封堵后假腔血流消失而出現(xiàn)臟器缺血；而遠(yuǎn)端裂口不封堵的患者，部分術(shù)后由于假腔內(nèi)持續(xù)血流灌注造成假腔增大。在Stanford B 型主動(dòng)脈夾近端初始裂口封堵后，遠(yuǎn)端裂口及夾層遠(yuǎn)端的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)尚不清楚，使得對(duì)于遠(yuǎn)端裂口的處理缺乏理論支持。
　　 主動(dòng)脈夾層

4、發(fā)生后，患者病情仍可能處于變化當(dāng)中，有時(shí)患者在入院后出現(xiàn)夾層假腔繼續(xù)延主動(dòng)脈順?biāo)汉湍嫠旱默F(xiàn)象，部分在繼續(xù)發(fā)展中撕裂動(dòng)脈外膜造成動(dòng)脈瘤破裂使患者死亡。即使經(jīng)過(guò)內(nèi)科控制血壓或外科修補(bǔ)術(shù)后，該現(xiàn)象仍有出現(xiàn)。目前夾層的發(fā)展歸結(jié)于血液涌入假腔后的驅(qū)動(dòng)力，但具體血流是如何發(fā)揮這種作用的，假腔發(fā)展的暫時(shí)停止和繼續(xù)發(fā)展的原因等問(wèn)題，還有待血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)行深入研究。
　　 目前現(xiàn)有的計(jì)算流體力學(xué)分析軟件已能初步構(gòu)建主動(dòng)脈夾層血液動(dòng)力學(xué)模型，使用計(jì)算

5、機(jī)軟件通過(guò)CT 影像構(gòu)建與真實(shí)形態(tài)相同的正常主動(dòng)脈以及主動(dòng)脈瘤或主動(dòng)脈夾層，應(yīng)用離散化的分析方法可初步分析血流與管壁之間的力學(xué)關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈夾層或動(dòng)脈瘤的誘發(fā)因素以及破裂的高危部位，為主動(dòng)脈夾層和動(dòng)脈瘤的臨床預(yù)防、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面提供了充分的理論指導(dǎo)。在本中心前期研究中，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)血液動(dòng)力學(xué)研究成果，總結(jié)并完善了基于真實(shí)患者資料的血管3D 模型網(wǎng)格及體網(wǎng)格的劃分，以及對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置，并構(gòu)建了多種單裂口或雙裂口夾

6、層。
　　 研究顯示該技術(shù)能很好的反映真實(shí)夾層動(dòng)脈內(nèi)血流流場(chǎng)特點(diǎn)。
　　 二、研究?jī)?nèi)容
　　 目前與血管血流動(dòng)力學(xué)相關(guān)的研究，多集中于如何構(gòu)建更符合真實(shí)情況的模型上，而Stanford B 型主動(dòng)脈夾層的臨床實(shí)踐當(dāng)中，需要了解主動(dòng)脈夾層發(fā)生后，促使其繼續(xù)發(fā)展最終破裂的因素；主動(dòng)脈夾層采用何種治療更為有效；腔內(nèi)隔絕術(shù)后動(dòng)脈遠(yuǎn)端裂口及分支動(dòng)脈血流發(fā)生了怎樣的改變等問(wèn)題。而目前計(jì)算機(jī)模擬分析尚未對(duì)該領(lǐng)域深入的發(fā)展。本課

7、題研究目是使用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)流體力學(xué)對(duì)上述所列問(wèn)題進(jìn)行分析。
　　 本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)基于真實(shí)解剖形態(tài)的多裂口Stanford B 型主動(dòng)脈夾層3D 模型進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬分析，并在此模型上通過(guò)重建內(nèi)壁形態(tài)、改變?nèi)肟跅l件等，建立夾層不同發(fā)展階段、隔絕手術(shù)前后及藥物控壓前后的血流動(dòng)力學(xué)模型。以了解Stanford B 型主動(dòng)脈夾層出現(xiàn)初始裂口后，繼續(xù)發(fā)展的動(dòng)力來(lái)源，并分析各種不同處理手段之間血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生的改變，為多裂口Stanfo

8、rd B 型主動(dòng)脈夾層的臨床治療選擇和預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)步驟總結(jié)如下：
　　 1、用CTA 掃描，獲得受試者的全主動(dòng)脈斷層圖像信息，采用專(zhuān)業(yè)醫(yī)學(xué)圖像處理軟件MIMICS 提取全主動(dòng)脈輪廓，并盡可能的保留了所有可見(jiàn)的內(nèi)膜裂口，生成3D模型，并進(jìn)行平滑和優(yōu)化處理，構(gòu)建出多裂口Stanford B 型主動(dòng)脈夾層三維面網(wǎng)格基本模型。
　　 2、在專(zhuān)業(yè)網(wǎng)格處理軟件Tgrid 環(huán)境下導(dǎo)入Stanford B 型主動(dòng)脈夾層

9、面網(wǎng)格模型及改建模型文件，對(duì)局部面網(wǎng)格進(jìn)行幾何修復(fù)，使整體的主動(dòng)脈面網(wǎng)格模型扭曲率<0.75，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行體網(wǎng)格劃分，構(gòu)建出主動(dòng)脈計(jì)算流體力學(xué)分析三維模型。
　　 3、在基本模型的基礎(chǔ)上，按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行改建。改變?nèi)肟诘难髁魉?，模擬臨床藥物降低心臟收縮力。根據(jù)夾層腔內(nèi)治療后血管內(nèi)壁的改變，對(duì)模型進(jìn)行改建，使得模型面網(wǎng)格的幾何結(jié)構(gòu)與腔內(nèi)隔絕術(shù)后血管內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相似，模擬腔內(nèi)治療。并通過(guò)對(duì)假腔的改造，模擬夾層發(fā)展中的形態(tài)。共生成如

10、下5個(gè)3D 模型：
　　 （1）、模型1：根據(jù)真實(shí)患者影像資料構(gòu)建，用于模擬真實(shí)主動(dòng)脈夾層患者入院時(shí)夾層形態(tài)（2）、模型2：將夾層初始裂口隔絕，模擬覆膜支架腔內(nèi)隔絕術(shù)后血流通道內(nèi)壁形態(tài)；
　　 （3）、模型3：在近端裂口隔絕模型基礎(chǔ)上，對(duì)降主動(dòng)脈段真腔狹窄部分進(jìn)行擴(kuò)大，模擬遠(yuǎn)端支架擴(kuò)張治療；
　　 （4）、模型4：在基礎(chǔ)模型上將假腔截?cái)?，并擴(kuò)張真腔狹窄段，模擬夾層發(fā)生時(shí)假腔向遠(yuǎn)端發(fā)展時(shí)的中間階段；
　　

11、（5）、模型5：在基礎(chǔ)模型上將假腔截?cái)?，保留真腔狹窄段，用于模擬夾層發(fā)展過(guò)程中，假腔壓迫真腔的中間階段。
　　 4、在專(zhuān)業(yè)計(jì)算流體力學(xué)分析軟件FLUENT 環(huán)境下導(dǎo)入三維動(dòng)脈體網(wǎng)格模型；參照最新的血液動(dòng)力學(xué)研究，設(shè)定血流入口、出口條件；設(shè)定血液屬性、壁面屬性；采用三維雙精度分離式解法的SIMPLE算法，對(duì)Stanford B 型主動(dòng)脈夾層血液流場(chǎng)進(jìn)行求解。
　　 5、求解得到不同時(shí)相的Stanford B 型主動(dòng)脈夾層壁

12、面壓強(qiáng)云分布圖、空間流速圖，特定點(diǎn)壁面壓強(qiáng)數(shù)值。雙腎動(dòng)脈出口血流流速；不同時(shí)相的改建模型壁面壓強(qiáng)云分布圖、特定點(diǎn)壁面壓強(qiáng)數(shù)值。對(duì)求解結(jié)果進(jìn)行單獨(dú)模型結(jié)果分析及全部模型結(jié)果綜合分析。
　　 三、結(jié)果和結(jié)論
　　 1、在MIMICS 環(huán)境下對(duì)主動(dòng)脈夾層數(shù)據(jù)模型進(jìn)行內(nèi)壁重塑，實(shí)現(xiàn)了模擬腔內(nèi)隔絕術(shù)后血液流徑的改變及夾層發(fā)展過(guò)程中的血流改變；在FLUENT 環(huán)境下對(duì)入口條件的改變，實(shí)現(xiàn)了模擬改變血壓治療血液流場(chǎng)的改變，為后續(xù)的計(jì)算

13、流體力學(xué)分析應(yīng)用于臨床治療奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 2、在本實(shí)驗(yàn)中觀察到的各種現(xiàn)象，如假腔壓迫真腔后，造成壓力進(jìn)一步失衡，使得假腔持續(xù)增大趨勢(shì)更加明顯；近端初始裂口封堵后，遠(yuǎn)端裂口形成再入口，并在分支動(dòng)脈之間形成持續(xù)血流等，與臨床觀察高度一致。為計(jì)算機(jī)模擬可靠性提供了支持，為后續(xù)的計(jì)算流體力學(xué)分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 3、本實(shí)驗(yàn)中觀察到動(dòng)脈收縮期瞬間主動(dòng)脈存在自進(jìn)而遠(yuǎn)的壓力梯度差，而在快速收縮期到舒張期之間存在逆向壓

14、力梯度，該梯度差在主動(dòng)脈弓部變化明顯，內(nèi)臟分支動(dòng)脈區(qū)以遠(yuǎn)變化較緩。該壓力梯度差成為真假腔壓力失衡，假腔壓迫真腔并向遠(yuǎn)端發(fā)展的動(dòng)力來(lái)源。
　　 4、在夾層發(fā)展過(guò)程中的模擬研究課觀察到真假腔壓力失衡，從而造成的夾層持續(xù)發(fā)展，使夾層處于不穩(wěn)定狀態(tài)。而即使已經(jīng)發(fā)展較為成熟的夾層，局部仍可能有失衡引起的不穩(wěn)定狀態(tài)，依然存在進(jìn)一步發(fā)展的動(dòng)力。
　　 5、腔內(nèi)隔絕術(shù)相對(duì)藥物降壓治療，可以更有效的消除真假腔壓力失衡帶來(lái)的不穩(wěn)定狀態(tài)，而且