无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学试验及运动图像分析

无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学试验及运动图像分析

一、无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析(论文文献综述)

陈悠笛[1](2017)在《人体二尖瓣矩形切除术及纵向折叠术手术仿真方法研究》文中研究指明人体二尖瓣生长于左房室口周缘,其主要部分有大小两个瓣叶,三部分瓣下结构(瓣叶、腱索、乳头肌)等,借助腱索提供的牵拉作用,在心脏舒张、收缩的过程中,依靠负载压力和血液的共同作用呈规律性的开闭运动,以确保心脏内部血液循环功能的进行。本文对二尖瓣建立了精确的物理模型,并以此为基础,模拟了病变脱垂的情况,针对此情况,对于几类二尖瓣修复术进行了有限元仿真。通过模拟在一个完整心动周期内的运动,分析其受力情况,在二尖瓣力学机理的研究有着重要意义。同时模拟了二尖瓣在各类病因影响下发生脱垂的病例,对于瓣膜修复术等心脏外科手术起到了重要的指导作用。本文首先分析了人体二尖瓣生理结构,并通过有限元技术,建立了细致准确的物理模型,并在不同瓣叶厚度下进行了仿真分析,得出了不同情况下,二尖瓣应力水平及闭合效果,从而分析他们之间的影响。接着建立了与实际情况相符合的后瓣叶脱垂(mitral valve prolapse,MVP)病变模型。针对该病变模型采用矩形切除术进行修复,通过比对修复术前后二尖瓣的不同应力情况及闭合结果分析了手术的效果。另外建立了二尖瓣冗余脱垂病变模型,针对其采用了纵向折叠术进行修复,通过对比修复前后的的二尖瓣心动周期闭合情况分析手术的效果。本文主要在以下三方面进行了研究创新:1.根据临床解剖学给出的结果,建立了全新的更加接近人体真实二尖瓣形态的二尖瓣模型。借助有限元模型并结合临床数据结论,对于二尖瓣在完整心动周期内的运动进行了更加精确的模拟。接着结合临床上的划分标准及学者们在科研中对瓣叶厚度的建立准则,提出了建立5组具有不同瓣叶厚度的对比模型,通过对于这几组对比模型的有限元仿真,分析不同情况下的二尖瓣应力水平,研究在不同瓣叶厚度下二尖瓣闭合效果和返流口面积,证实了瓣叶厚度增加会对二尖瓣闭合效果产生影响。2.通过对于临床数据的分析,二尖瓣瓣叶脱垂主要由腱索病变甚至断裂引起。本文创新性地针对腱索断裂引起的二尖瓣脱垂病变建立了有限元模型进行研究分析。在不同的病变程度下,根据临床数据,施加了实际的瓣叶载荷,并通过有限元手段观察二尖瓣的闭合过程,得出了不同瓣叶载荷下二尖瓣的应力情况和闭合情况。通过病变模型实施了矩形切除术,并通过对比手术修复前后的二尖瓣闭合情况,验证手术的正确性。手术结果显示,矩形切除术对于二尖瓣后瓣叶的脱垂具有良好的修复效果,仿真结果与临床实际吻合。3.二尖瓣的纵向折叠术是针对先天性的瓣叶肥厚伴随的瓣叶冗余从而引发二尖瓣脱垂行之有效的手术。通过纵向折叠术可以修复瓣叶的脱垂,修正心动周期内二尖瓣的闭合效果。针对这种情况,本文建立了相应的几何模型,模拟其在完整心动周期内的运动,观察在不同载荷下的闭合情况。之后通过施行后瓣叶的纵向折叠术对二尖瓣进行修复。修复术模型建立完成后,仿真了该模型在心动周期中的运动过程,结果显示该修复术具有较好的修复效果。

潘友联[2](2016)在《升主动脉根部几何构型对主动脉瓣关闭不全影响的生物力学机理和手术规划研究》文中研究说明主动脉根部手术方式的选择来自于临床医生的经验,对其中的生物力学机理需要进一步理论分析,指导以证据为基础的手术决策,防止手术后发生新主动脉瓣关闭不全。本课题侧重于采用有限元分析的方法,研究升主动脉根部几何构型,包括窦管交界、窦部直径和冠状窦口位置,对主动脉瓣关闭功能的影响,从结构动力学、血流动力学方面,用结构有限元和二维流固耦合方法探讨主动脉瓣关闭不全的生物力学机理,为外科手术中确定主动脉根部几何尺寸提供手术规划的科学依据;分析研究主动脉根部应力分布、瓣膜开口面积、瓣环直径变化量、瓣叶对合力、瓣叶轴向位移等有关主动脉瓣性能的评价指标,结合文献中提供的数据,提出手术规划的临床应用建议;而且可以为人工心脏瓣膜的设计提供参考。本课题的主要研究内容包括以下几个方面:课题背景部分论述了主动脉瓣关闭不全的分类和治疗方法,主动脉根部有限元和体外实验建模,主动脉根部力学规律,几何构型异常导致主动脉瓣反流和主动脉根部形态变化规律等主动脉根部生物力学研究的国内外现状;主动脉根部生物力学机理研究理论论述了六种几何模型构建方法,常用的材料模型,有限元求解方法,主动脉瓣膜生物力学性能评价参数和数值模拟计算结果的体外实验验证方法等方面的内容;结构有限元模型数值模拟部分主要由两部分组成,分别是对比研究壳单元和纤维组织单元模型对计算结果的影响,用结构有限元模型研究改变窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能的影响;二维流固耦合模型数值模拟由两部分内容组成,分别是改变窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能的影响,以及冠状窦口位置对瓣膜关闭功能的影响;主动脉根部几何构型术前规划软件设计与实现部分论述了主动脉根部手术规划软件方案、程序设计、程序实现、以及应用举例;全文的结论和展望论述了本研究的局限性,研究过程中出现的新问题,提出解决方案。通过本课题的研究得到了一些有意义的研究结果。一、使用结构有限元模型研究窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能的影响研究,研究结果表明增加窦管交界和窦部直径20%,会增加瓣叶接触力;反之亦然。这可能是主动脉根部手术后,新主动脉瓣关闭不全的原因;二、通过二维流固耦合方法研究窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能的影响,得到如下结果,手术后新主动脉瓣关闭功能会受到手术中窦管交界和窦部直径尺寸选择的的影响,研究结果表明与窦部直径相比较,窦管交界直径改变20%的范围内,对主动脉瓣关闭性能的影响更大,因此,主动脉根部手术时应当给予主动脉窦的尺寸更多的考虑;三、通过冠状窦口位置对主动脉瓣膜关闭功能的研究,得到如下结果,当冠状窦口位于窦底部时,窦部最大直径处出现局部高压;当冠状窦口位于窦中部时,由于冠状动脉入口的存在,在窦最大直径处不会出现局部高压;此处的局部高压有利于三个窦产生对称的变形,降低瓣叶对合错位的风险;四、初步开发主动脉根部几何构型术前规划软件。上述量化的理论分析结果可以作为主动脉根部几何构型术前规划的理论依据。这将有助于手术医生方便、高效、科学合理、有依据地制定主动脉根部手术方案,也可以为患者提供更为详细的病理信息,对避免医患纠纷具有积极的促进意义。

陈雪娟,林秀金[3](2009)在《人造心脏瓣膜的血流动力学特点》文中指出人造心脏瓣膜的血流动力学特点将影响瓣膜在宿主体内的使用寿命,也与其生物相容性密切相关。文章介绍了测量人造心脏瓣膜血流动力学的方法及指标,以及影响人造心脏瓣膜血流动力学改变的相关因素,分析并提出了目前人造心脏瓣膜存在的问题,以便选择与患者相适应的人造心脏瓣膜。

刘锋,龚光甫,胡野荣[4](2005)在《CS无支架四叶心包二尖瓣设计优化与流体动力学研究》文中研究表明【目的】优化设计CS无支架四叶心包二尖瓣,评价新型瓣膜流体动力学性能。【方法】按照仿生原则,采用牛心包缝制27号CS无支架四叶原型二尖瓣和新型瓣各6枚,分别固定于测试用特制刚性瓣架上,体外测试瓣膜平均跨瓣压差、有效瓣口面积、返流量、回流百分比及流量系数,同时观察和拍摄瓣膜的运动图像。【结果】在模拟心输出量5 L/min时,新型瓣其平均跨瓣压差较原型瓣减少(P<0.05),而流量系数较原型瓣明显增加(P<0.05)。在模拟心输出量为3 L/min和4 L/min时,新型瓣回流百分比较原型瓣显着减少(P<0.005)。在模拟心输出量为3 L/min4、L/min和5 L/min时,新型瓣有效开口面积均较原型瓣膜显着增加(P<0.005),而平均返流量较原型瓣明显减少(P<0.05)。新型瓣后、侧瓣叶开放幅度增大,关闭时各瓣叶对合紧密。【结论】①新型瓣环近似圆形设计,增大了有效瓣口面积,降低跨瓣压差。②新型瓣瓣叶对称性设计,增加瓣膜关闭时瓣缘接触面积和均匀紧密度,减少了瓣膜返流量和回流百分比。③新型瓣血流动力学性能优于原型瓣。

王翔,龚光甫,胡野荣,胡建国,尹邦良[5](2004)在《无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析》文中研究表明

二、无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析(论文提纲范文)

(1)人体二尖瓣矩形切除术及纵向折叠术手术仿真方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 人体二尖瓣建模仿真
        1.2.2 病变二尖瓣及修复术仿真
    1.3 本文的主要研究工作与创新之处
    1.4 本文的组织结构及章节安排
第二章 心脏二尖瓣生理基础及有限元仿真原理
    2.1 心脏二尖瓣医学背景
        2.1.1 二尖瓣生理结构
        2.1.2 心动周期
        2.1.3 二尖瓣工作机理
    2.2 二尖瓣病理
        2.2.1 二尖瓣常见病理类型
        2.2.2 二尖瓣脱垂
    2.3 二尖瓣修复术
        2.3.1 矩形切除术
        2.3.2 纵向折叠术
        2.3.3 其他修复术
    2.4 二尖瓣物理建模及有限元仿真
        2.4.1 建模仿真思想概述
        2.4.2 建模工具与方法
        2.4.3 有限元模型仿真与求解
    2.5 本章小结
第三章 心脏二尖瓣建模及瓣膜厚度仿真比较
    3.1 人体心脏二尖瓣仿真
        3.1.1 二尖瓣物理模型
        3.1.2 二尖瓣有限元仿真
        3.1.3 仿真结果
    3.2 心脏二尖瓣厚度仿真比较
        3.2.1 不同瓣膜厚度的模型
        3.2.2 不同瓣膜厚度的仿真结果
    3.3 瓣叶厚度仿真结果分析
        3.3.1 瓣膜厚度与最大应力的关系
        3.3.2 瓣膜厚度与返流口面积的关系
    3.4 本章小结
第四章 心脏二尖瓣瓣叶脱垂病变建模及矩形切除术仿真
    4.1 二尖瓣瓣叶脱垂病理
    4.2 二尖瓣瓣叶脱垂病变仿真
        4.2.1 脱垂病变模型的建立
        4.2.2 瓣叶脱垂仿真结果
    4.3 后瓣叶矩形切除术
        4.3.1 矩形切除术原理
        4.3.2 矩形切除术步骤及方法
        4.3.3 修复术仿真结果
    4.4 本章小结
第五章 心脏二尖瓣纵向折叠术建模及仿真
    5.1 二尖瓣冗余脱垂的病变模型
    5.2 纵向折叠术修复模型
        5.2.1 纵向折叠修复术原理
        5.2.2 纵向折叠修复术方法
    5.3 修复术后二尖瓣运动结果仿真
        5.3.1 修复术前后二尖瓣的闭合情况
        5.3.2 修复术前后二尖瓣的应力情况
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 下一步研究方向
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况
致谢

(2)升主动脉根部几何构型对主动脉瓣关闭不全影响的生物力学机理和手术规划研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目标
    1.4 研究内容
    1.5 关键问题
    1.6 本章小结
第2章 主动脉根部生物力学机理研究理论
    2.1 引言
    2.2 几何模型的建立
    2.3 有限元模型的建立
    2.4 有限元分析求解
    2.5 主动脉瓣膜生物力学性能评价参数
    2.6 计算结果验证
    2.7 本章小结
第3章 结构有限元模型数值模拟
    3.1 引言
    3.2 单元类型对主动脉瓣关闭时数值模拟结果的影响
    3.3 改变窦管交界和窦部直径对瓣膜关闭功能的影响
    3.4 结构有限元和二维流固耦合计算结果的验证
    3.5 本章小结
第4章 二维流固耦合模型数值模拟
    4.1 引言
    4.2 改变窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能影响
        4.2.1 材料和方法
        4.2.2 计算结果
        4.2.3 讨论
        4.2.4 研究结论
    4.3 冠状窦口位置对瓣膜关闭功能的影响
        4.3.1 引言
        4.3.2 材料和方法
        4.3.3 计算结果
        4.3.4 研究结论
    4.4 本章小结
第5章 主动脉根部几何构型术前规划软件设计与实现
    5.1 引言
    5.2 主动脉根部手术规划软件方案
    5.3 主动脉根部手术规划程序设计
    5.4 主动脉根部手术规划程序实现
    5.5 应用举例
    5.6 本章小结
结论与展望
    1 工作总结
    2 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢

(3)人造心脏瓣膜的血流动力学特点(论文提纲范文)

0引言
1学术背景
2目的
3资料和方法
    3.1文献检索
    3.2检索方法
4文献证据综合提炼
    4.1测量人造心脏瓣膜血流动力学的方法
    4.2人造心脏瓣膜的血流动力学指标简介
    4.3人造心脏瓣膜血流动力学的影响因素
5结论和展望

(5)无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析(论文提纲范文)

1 材料与方法
    1.1 材料
        1.1.1 测试仪器
        1.1.2 生物材料
    1.2 方法
        1.2.1 瓣膜缝制
        1.2.2 测试方法
    1.3 统计学处理
2 结 果
    2.1 平均跨瓣压差
    2.2 返流量
    2.3 回流百分比
    2.4 有效瓣口面积
    2.5 运动图像观察
3 讨 论

四、无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析(论文参考文献)

  • [1]人体二尖瓣矩形切除术及纵向折叠术手术仿真方法研究[D]. 陈悠笛. 厦门大学, 2017(07)
  • [2]升主动脉根部几何构型对主动脉瓣关闭不全影响的生物力学机理和手术规划研究[D]. 潘友联. 北京工业大学, 2016(02)
  • [3]人造心脏瓣膜的血流动力学特点[J]. 陈雪娟,林秀金. 中国组织工程研究与临床康复, 2009(09)
  • [4]CS无支架四叶心包二尖瓣设计优化与流体动力学研究[J]. 刘锋,龚光甫,胡野荣. 医学临床研究, 2005(08)
  • [5]无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学测试及运动图像分析[J]. 王翔,龚光甫,胡野荣,胡建国,尹邦良. 中南大学学报(医学版), 2004(06)

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无支架牛心包二尖瓣的体外流体动力学试验及运动图像分析
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