一、ANALYSIS OF OSCILLATORY BLOOD FLOW IN VARYING-AREA ELASTIC VESSEL（论文文献综述）
邴方博[1]（2021）在《吸入超细锌颗粒对HFpEF大鼠心血管影响的生物力学分析》文中研究指明近些年来,空气质量恶化已成为全球问题。许多研究表明小粒径污染颗粒由于其有机化学物质含量高和氧化能力强的性质,对心血管的危害更大。因此雾霾中的超细颗粒是需要关注的重要成分之一。射血分数保留型心力衰竭（Heart failure with preserved ejection fraction,HFp EF）的发病率和死亡率正在上升。受污染空气中存在的超细颗粒更容易从人们的呼吸道直接进入血液,对血管内皮造成累积性伤害,发生血管狭窄、其内膜增厚和动脉粥样硬化等疾病。然而,目前针对超细颗粒吸入对HFp EF患者影响的研究还较为缺乏。盐敏感大鼠（Dahl salt sensitive,DSS）是研究高血压诱导HFp EF的良好实验模型。本课题以高盐喂养的DSS大鼠吸入超细锌颗粒作为逻辑起点,结合生物流体力学计算,探寻大气污染导致HFp EF恶化的血流动力学机制。本文（1）实验部分,以7周龄的盐敏感大鼠为研究对象,分为低盐组、高盐组和高盐吸霾组,在相同环境中饲养7周,其中高盐吸霾组在最后4周进行定时定量的超细锌颗粒吸入。体外实验中,通过多普勒超声设备测量左心室、腹主动脉、颈动脉的形态及血流速度,在Vevo LAB软件中计算左心室的应变、应变率及位移变化;体内实验中,利用血流及压力传感器测量动脉血流、血压及左心室室内压;在组织学层面,通过共聚焦显微镜观察血管壁细胞数量及形态的变化。基于Windkessel模型,计算各组大鼠颈动脉、腹主动脉的血管顺应性、外周阻抗和脉搏波脉冲速度;通过Womersley公式,再现颈动脉和腹主动脉内的血流速度剖面图,并计算相关的血流动力学参数。通过对超声图像的计算分析,可以得到高盐组和高盐吸霾组大鼠的心内膜及心外膜的应变、应变率相对于低盐组大鼠的变化;基于体内血流量、血压的测量,通过统计分析可以得到心输出量、心室压力、收缩末期和舒张末期血压的变化等。通过编程计算,可以得到超细锌颗粒的吸入对HFp EF大鼠外周血管阻抗、血管顺应性、脉搏波脉冲速度的影响,揭示其增加血管硬度的内在机制。最终验证本研究的猜想,即吸入超细锌颗粒会进一步恶化HFp EF大鼠左心室局部心肌功能障碍和外周动脉血流动力学环境。本研究将对揭示空气污染引起心血管损伤的机制具有重要意义。
张雪岚[2]（2021）在《基于计算生物力学的血管疾病风险评估及优化治疗研究》文中进行了进一步梳理血管疾病严重威胁人类健康,我国约有2.9亿人患有心血管相关疾病。生物力学在血管疾病的研究中发挥着重要的作用,血管疾病的危险程度、治疗安全性和有效性的评价,正从初期的形态学转向生物力学。本文从计算生物力学角度对血管疾病（这里指主动脉缩窄后扩张、主动脉扭曲和急性B型主动脉夹层）进行风险评估及建立胸主动脉腔内修复（Thoracic Endovascular Aortic Repair,TEVAR）和磁载药纳米颗粒（Magnetic Drug Carrier Particles,MDCPs）靶向治疗的数学模型,旨在为临床病情研究、手术规划提供理论依据,助力国家精准医疗战略。风险评估:（1）通过设置对照组发现主动脉缩窄段下游出现较高旋涡强度的涡结构聚集是远端扩张发生的决定性因素,这一结论也被术后恢复良好的主动脉缩窄患者证实。随着主动脉缩窄程度的增加,出现高旋涡强度的涡结构明显增多,并伴随着强烈射流,这增加了远端扩张（甚至瘤样扩张）的风险。（2）提出微分几何3D曲率和挠率参数,从“弯曲”和“扭转”两个角度实时展示主动脉上局部的扭曲,该方法克服了传统方法在描述局部细节及各异性特征方面的缺陷。通过血液动力学模拟和线性回归发现主动脉扭曲伴随着较高的风险且新参数可作为扭曲伴随风险的评估指标。（3）通过形态学统计（夹层163例和正常人120例）发现急性B型主动脉夹层的发生与近端降主动脉节段的延长有关,无量纲的长度比率参数可以作为新颖的预测指标。近端降主动脉节段延长会引起激进的血液动力学作用力,低震荡剪切强烈的区域很可能对应破口撕裂位置。因此由近端降主动脉节段延长引起的血管壁薄弱化及侵略性血液动力学作用力的协同作用促使夹层发生。TEVAR介入治疗:基于血液、血管壁、支架之间相互耦合作用,建立TEVAR手术中支架部署的数学模型。首次将机械装配中的过盈配合引入到TEVAR中,实现血管和支架间紧密的连接。定量评估支架植入深度（oversize）、长度、材料和形状对血管壁、支架变形和Von-Mises应力的影响。血管壁的变形、Von-Mises应力与支架植入深度呈正相关、与植入长度、材料刚度呈负相关。支架的Von-Mises应力在支柱曲率变化大的区域达到最大且受植入深度的影响最显着。靶向药物治疗:基于离散相模型,建立磁载药纳米颗粒靶向治疗动脉粥样硬化的数学模型。考虑血管壁、斑块不光滑表面对MDCPs的影响,根据MDCPs和斑块的弹性模量、泊松比判断MDCPs是否沉积在斑块上。综合利（MDCPs递送效率）弊（斑块损伤）评估治疗效果,斑块损伤通过壁面剪切力表征,MDCPs递送效率通过宏观（捕获效率）和微观（沉积+粘附）相结合的方式统计。分析内因（斑块形态）、外因（磁场配置、强度及MDCPs形状、粒径）对治疗效果的影响。
韦玲玲[3]（2021）在《心血管支架生物力学性能评估的数值研究》文中提出心血管疾病严重威胁着人类健康,其发生的主要原因是动脉血管出现粥样硬化。作为治疗动脉粥样硬化的常用手段,血管支架植入术虽然具有疗效快和术后并发症少等优点,但血管支架植入后易发生支架内再狭窄。支架内再狭窄的发生不仅和植入支架的结构有关,也和支架植入后血管内生物力学微环境的变化密切相关。本文基于有限元和计算流体力学数值分析方法,研究了不同斑块形态和组分对血管支架植入后支架-斑块-血管间相互作用的效应,同时从固体力学和流体力学两个角度,分析了血管支架植入后支架的生物力学性能和血管内力学环境的变化,并基于病人个体化冠脉血管模型,探讨了支架贴壁不良造成的血管内力学环境的变化情况。主要研究内容如下:首先,建立了5种不同偏心率和4种不同组分的理想斑块模型,通过有限元分析方法分别进行了支架-斑块-血管相互作用的仿真分析,比较了不同偏心率和不同组分的斑块对支架径向回缩、支架塑性应变、支架轴向缩短以及血管和斑块上应力分布的影响。结果表明,支架植入过程中,由于纤维帽或钙化区的存在,偏心率较大和成分较复杂的斑块具有易损性。偏心率较大的模型中,支架径向回缩和轴向缩短也较大,应缓慢施加较大的扩张压力和使用略长的血管支架。然后,基于理想斑块模型,对6种不同的支架模型（包含3种商业结构支架和3种改进的商业支架）,分别进行球囊-支架-斑块-血管相互作用的结构分析,然后基于变形后的支架、斑块和血管求解流体域进行计算流体力学分析,综合固体和流体力学分析,评估了6种支架的性能。结果表明,与Cypher和Xience Prime形状的支架相比,Palmaz-Schatz形状的支架在两方面均表现出较好的性能。尤其是,与Cypher形状的支架相比,改进的C-Rcrown支架的性能更好,这说明可以通过调整支连接环上冠的数目来提高Cypher形状支架的性能。最后,不同于上述理想斑块模型,基于光学相干断层扫描和血管造影图像数据重建病人个体化冠脉斑块模型,进行有限元分析,模拟冠脉支架植入术,分别施加不同的球囊扩张压力,得到完全贴壁和贴壁不良两种情况下的支架和血管模型。然后基于变形后的支架和血管建立流体力学模型,进行计算流体力学分析,比较两种情况下血流动力学参数的差异,研究支架贴壁不良对血流动力学环境的影响。结果显示,支架贴壁不良导致血流速度大于完全贴壁模型。与完全贴壁模型相比,贴壁不良模型的低壁面剪切应力（小于0.5Pa）区域的面积百分比更小,其高震荡剪切指数（大于0.1）和高壁面剪切应力梯度（大于5000Pa/m）区域的面积百分比较大,但在后两方面的差异较小。本文建立了不同形态和组分的斑块模型,从斑块的角度详细探讨了斑块形态和组分的差异对支架性能的影响,同时比较和分析了弯曲血管模型中6种不同支架的性能差异,进一步基于图像重建病人个体化冠脉斑块模型,研究病人个体化模型中支架贴壁不良对血流动力学环境的影响,对血管支架植入仿真分析具有一定的指导意义,有助于根据患者特异性情况选择合适的商业支架构型,并指导支架结构设计。
陈学平[4]（2020）在《动脉血管疾病与血管形态特征改变的关系及相关血流动力学机制的研究》文中进行了进一步梳理心血管疾病（CVD）是当前全球致病死亡率最高的一种疾病,并且每年因为CVD死亡的人数占到所有因为疾病死亡人数的30%以上,尤其在老年患者当中更为突出。在所有因CVD疾病死亡的病例当中,占比最高的当属动脉粥样硬化疾病（Atherosclerosis）。由于动脉粥样硬化疾病在临床上发病率比较高,因此吸引了大量的科研人员投入毕身心血专注于该疾病的研究。现有的研究揭示,动脉血管内皮功能障碍是动脉粥样硬化疾病形成的关键因素。科学界普遍认为,引起内皮功能障碍的因素非常复杂,复杂的血液动力学环境是引起内皮细胞紊乱的重要原因之一,这些血流环境包括漩涡流,二次流和振荡剪切流等。由于复杂的血液动力学环境总是易发生在动脉分支周围,因此,研究分叉动脉血管系统形态学及血流动力学特性跟动脉粥样硬化疾病之间的关系将具有非常重大的临床意义。随着计算机断层摄影血管造影技术（CTA）硬件和软件的发展,近几十年来,CTA成像技术广泛用于动脉粥样硬化疾病的表征,可视化以及鉴定。应用CTA成像的三维重建技术,可以获得等同于真实血管精度的动脉血管分叉网络结构。基于血管三维重建技术,已有许多研究工作对血管树结构特征进行了分析,包括健康个体与CVD患者之间,青少年人群与成年人群之间,男性人群与女性人群之间。然而,这些研究目前尚未完全弄清楚为何形态特征变化对血管有害或与血管疾病有关,也尚未弄清楚什么样的形态特征变化可能导致疾病相关的复杂流场产生,以及怎样充分利用血管形态特征变化来开发用于早期检测CVD风险的工具。针对上述存在的科学问题,本论文使用来自中国南方人群的冠状动脉CTA影像数据用于血管的三维重建（原始影像数据来自南方医科大学和广东省人民医院）,健康的冠状动脉冠脉CTA影像来源于遗体捐赠体外灌注扫描（均已确认冠状动脉血管无病变）和患冠状动脉疾病（CAD）的CTA影像来自于患者体检。在本论文的开始部分,我们首先测量了患CAD疾病患者和健康个体的三维分叉形态特征。然后,基于最小能量工作原理,我们引入了Murray定律以评估动脉分叉结构与其最佳形态特征之间的差异。为了开发用于早期估计CAD风险的决策工具,我们进一步使用机器学习技术（逻辑回归（LR）,决策树（DT）,线性判别分析（LDA）,最邻近（k-NN）,人工神经网络（ANN）及三种不同的支持向量机（SVM）算法:Linear-SVM,Polynomial-SVM和RBF-SVM）来构建检测CAD疾病的模型。本研究发现,患有CAD疾病的冠状动脉分叉结构偏离其最佳结构的水平高于没有CAD病变的个体,并且偏离量与患病风险程度保持一致。此外,我们进一步得到两个最具潜力的形态学特征参数（（?）和AER）可作为冠状动脉疾病诊断的独立风险指标。通过结合使用形态学测量数据及机器学习分类模型,我们进一步发现,形态学数据在心血管疾病风险估计方面具有非常好的应用前景,我们本论文的机器学习模型结合形态学测量方法在CAD疾病分类方面具有优良且稳定的性能,尤其是对于Polynomial-SVM模型。为了研究由血管分叉的形态特征变化引起患病血管中产生的不良血流动力学环境,在本论文接下来的部分中,我们设计了几组不同偏离最佳结构的分叉血管模型,利用计算流体力学（CFD）技术,进一步分析了血液动力学特征与血管形态变化的关系。结果表明,与最佳分叉结构相比,偏大角度的血管分叉比偏小角度的分叉更容易在分支部位产生复杂的血流环境。此外,具有较高不对称率和较大面积膨胀率的分叉血管在子血管中更容易易产生较低的血流壁面剪应力（WSS）、较高的流场振荡剪切指数（OSI）、较高的流体微元相对停留时间（RRT）以及较高的血流壁面剪应力梯度（WSSG）。此外,我们还系统性的研究了在不同狭窄率条件下,动脉粥样硬化斑块处的血液流场分布随着来流雷诺数变化的情况。结果表明低水平的狭窄率和血流雷诺数可能会促进粘附细胞在血管斑块周围的附着,从而促使动脉血管斑块进行进一步的增生。此外,结果还表明,动脉粥样硬化斑块的破裂可能倾向于发生在斑块的根部,并且狭窄率较低的斑块通常更容易破损。最后,本论文进一步研究了不同环境影响因素对人主动脉血小板细胞粘附的影响。结果表明相比于稳态流,脉动流可以减少血管壁Catch-bond区域的面积,并且脉动频率越高,Catch-bond区域面积减少的越多,这说明脉动状态的血流对动脉血管起到了保护的作用。此外,结果还进一步表明血液流场受较大的体积力作用下会降低人体主动脉动脉壁中的血小板沉积率;并且血流中血红细胞比容及血小板浓度越高,血管壁面的血小板沉积率也越高。由于动脉粥样硬化斑块的形成通常与高水平的血小板沉积有关,因此,此部分研究内容可能为预测局部动脉粥样硬化病变方面提供巨大的潜力。本论文的研究将有助于医学工作者和生理学工作者从血管拓扑形态学和血液流体动力学多方面的角度深入的探究动脉粥样硬化斑块形成的机理机制,并可为血管性疾病的预测和诊断提供新的相关指导性思路。
王如彬,王毅泓,徐旭颖,潘晓川[5]（2020）在《认知神经科学中蕴藏的力学思想与应用》文中研究说明该文系统总结了作者团队在脑科学领域内提出的神经能量理论与方法,以及力学与神经能量理论之间的内在联系.着重介绍了如何运用分析动力学的思想构建一个与H-H模型等效的W-Z神经元模型.并以此为基础,在神经科学领域内提出了以神经能量为核心的大尺度神经科学模型和大脑全局神经编码的理论框架.在包括视知觉等多个感知觉神经系统的信息处理、大脑的智力探索以及预测神经元新的工作机制、解释神经科学难以解释的实验现象等方面,证实了这个新颖的神经元模型所展现出来的独特功能与优势.由于可塑性是认知神经科学与智能行为的核心,通过蛋白质分子机器的经典力学分析,进一步阐明了神经元的可塑性和神经发育不仅仅只是生物化学反应过程,力学的作用与贡献也是不可或缺的重要因素.表明了力学科学在神经科学、生命科学中的研究思想及其内在逻辑的深远影响.这些研究对于今后推动实验神经科学与理论神经科学的融合,摒弃神经科学领域中还原论与整体论研究方法中的不足,并将它们各自的优点进行有效地整合,促进力学科学的理论与方法的渗透是极其重要的.
鲁森[6]（2020）在《动脉粥样硬化的血流动力学机理研究与脂质传输特性分析》文中认为动脉粥样硬化是一种常见的血管性疾病,是诱发冠心病、脑梗死、外周血管病的主要原因。在动脉粥样硬化病变中,血流动力学因素,如血管壁切应力、血流压力、涡流等,具有重要的影响。利用血流动力学知识研究动脉粥样硬化病变机理对心血管病的预防、诊断和治疗具有重要意义。本文采用患者数据分析和数值模拟相结合的方法,对动脉粥样硬化的生成和发展机理以及病变对血液流动的影响进行了研究。在文中,通过对人体多处易发生动脉粥样硬化的血管进行医学影像三维重构和还原,获取真实的血管模型;而后利用双向流固耦合技术,采用真实脉动血流作为边界条件,研究动脉血管中的血液流动特性以及血液中脂质的传输特点,为疾病的预防和治疗提供参考。本文的主要研究内容和结论如下:（1）采用心阻抗法对动脉粥样硬化患者和健康者的心脏血流动力参数进行采集和分析,研究血流生理参数变化在动脉粥样硬化中的影响。结果显示,在心脏泵功能方面,病变组的血压普遍偏高,心脏输出量偏少;在系统负荷方面,病变组的血管顺应性偏低,总外周阻力明显偏大;病变组与健康组的差异还会随着年龄的增长而增大,不同性别之间亦存在一定的差异。高血压、低心输出量、高外周阻力是促进动脉粥样硬化生成的重要影响因素。（2）建立多组仿真模型,通过对比分析血管壁弹性和血液非牛顿流体特性在血液流动中的作用和对仿真计算结果的影响。结果显示,弹性血管壁可以在心脏收缩期通过扩张存储血液,从而降低血流阻力和壁面切应力;血液的非牛顿流体特性则可以减弱因血流脉动对血管壁应力所造成的影响,使系统切应力的分布更加均匀、平稳。两者在血流动力学研究中皆不可忽略。在所有的简化模型中,刚性壁模型的误差最大,可靠性最差。（3）依据患者血流生理参数特点以及现有动脉粥样硬化生成理论,利用血流动力学分析生理参数变化对动脉粥样硬化影响的作用机理。结果显示,在正常生理数值范围内,血流量对血管壁切应力的影响最大,而血压的影响最小;在体内,各生理参数之间相互影响、相互作用,各参数变化最终对血流量的影响结果与医学上动脉粥样硬化的发生率变化相一致,表明血流量是影响动脉粥样硬化发生率的主导生理因素。（4）研究弯曲和分叉血管中脂质浓度的分布规律,分析其在动脉粥样硬化生成中的影响。结果显示,由于壁面的渗透作用,血管壁附近的脂质浓度要明显高于主流区中的平均浓度并且分布具有一定的规律性:高浓度往往分布在具有低壁面切应力的区域,但低壁面切应力区域并不总具有高脂质浓度;在主流区中,流场对脂质浓度的分布具有重要的影响,在血管弯曲和分叉部位壁面附近易形成高浓度的环形区域,有利于脂质在壁面处的聚集。（5）构建多组仿真模型,研究血管弯曲变形对动脉粥样硬化的影响。结果显示,随着血管弯曲度的增大,弯曲部位内表面的切应力明显降低、二次流的强度明显增强、脂质浓度明显升高,表明血管弯曲变形会提高动脉粥样硬化的发生率;血管弯曲度增大时,弯曲部位二次流的增强是导致内表面脂质浓度升高的主要原因;当血管弯曲度较小时,流量增加会导致壁面脂质浓度增加,而当血管弯曲度较大时,流量增加会导致壁面脂质浓度降低。（6）研究动脉粥样硬化狭窄对血液流场和脂质浓度分布的影响,探索斑块能够持续发展的机理。结果显示,随着斑块的增长,狭窄处的流速增大,壁面切应力急剧增加,极易造成内皮细胞的损伤;在病变早期,脂质浓度的提升是造成斑块发展的主要原因,后期内皮细胞的损伤会进一步促进斑块的发展;斑块的增长会导致狭窄下游区的切应力降低,脂质浓度升高,易造成病灶区的扩展;血管壁弹性的降低会增强斑块对流场的影响,加剧动脉粥样硬化的发展。
郑童[7]（2020）在《0-1D血流循环模型在肝脏血供研究中的应用》文中进行了进一步梳理肝脏手术中,需要密切关注患者体内的血流血压状态,只有当血流血压的数值达到合理范时围,才能保证手术的顺利进行。目前,临床手术中通常使用医疗设备对患者体内的状态数据进行实时监控。近年来,随着理论储备的增加及计算水平的提高,利用计算手段模拟人体血液循环系统运作成为可能。本研究旨在建立一个以1维血管模型为重要连接工具,模拟血流在心脏和肝脏之间的循环状态的系统模型,并希望利用容易测得的血流血压等实验数据来估算各系统组织的模型参数,从而更好地模拟观测人体内的血流、血压分布等特性。本文的主要研究工作及结果总结如下:1、介绍由质量守恒方程和动量方程组成的1维血流动力学方程组,推导方程的有限元表达形式,并证明所用有限元解法的解存在的条件。2、建立单段血管模型和血管分叉模型等血管分支网络基础,着重讨论了当血管末端耦合不同边界条件模型时的血管方程解法,引入算例对几种不同边界条件下的血液传播进行数值模拟,并得到了较好的模拟结果。3、根据血流动力学方程组并对其适当变形,推导血管特性参数的估算方法,引用算例验证参数估计方法的合理性,取得了较好的估算结果。4、介绍由一个由肝动脉树、门静脉树和肝静脉树电路模型构成的肝脏模型,并对模型方程进行变式,推导肝脏相关参数的估算方法,引入算例估算肝脏相关参数,取得较好的估算结果。5、介绍由心室弹性腔模型以及心脏瓣膜模型组成的心脏模型,并根据其模型方程推导心脏相关参数估计方法,引入算例估计心脏的相关参数,取得较好的估算结果。本文建立了以1维血管模型为重要连接工具,模拟血流在心脏和肝脏之间的循环状态的系统模型,模拟结果与实际比较符合;本文还推导出各子模型的参数估计方法,并引入算例对参数估计方法的合理性进行验证,也取得了较好的估算效果,进一步研究本课题将能为今后临床手术提供更强大的数据支撑和有效决策依据。
乔钰淇[8]（2020）在《沙疗下股动脉粥样硬化的脉动动力学影响的研究》文中研究说明本文研究沙疗对股动脉血管的血流动力学的影响,针对真实的人体下肢股动脉弯曲管以及分叉管,根据实际情况研究了带有不同动脉粥样硬化斑块的血管模型,在沙疗条件下血管内的血流动力学影响。基于研究题目,进行了符合本文情况的理论研究,在室内沙疗室进行了实验研究,并且对沙疗下股动脉狭窄情况下的弯曲血管以及分叉血管中的血流动力学因素进行了模拟仿真。本文研究的结果与结论如下:沙疗对弯曲股动脉狭窄的血流动力学影响:（1）沙疗后最大速度的增幅随着狭窄程度的增大而增大。血流速度的增大对改善血液循环有积极地影响。与此同时狭窄部位的低流速区域会产生二次流动,产生两个旋涡,在此区域内,也会出现物质的沉积,有可能会导致动脉粥样硬化的产生或是发展。（2）股动脉弯曲管的壁面切应力随着狭窄程度的不断增加,沙疗后股动脉弯曲管以及动脉狭窄中血液流动的壁面切应力较沙疗前增大。在一定程度上可以预防和抑制动脉粥样硬化类疾病。但值得注意的是,当动脉狭窄程度达到中度及以上时,沙疗后的壁面切应力均大于40Pa,存在斑块脱落的风险。（3）在沙疗的作用下,股动脉弯曲血管的压力不断增大。但随着狭窄程度的增大,狭窄部位会产生一个轴向的压力差。当这种压力差达到一定程度时,极有可能会导致血管壁的压缩乃至塌陷。沙疗对分叉股动脉狭窄的血流动力学影响:（1）在沙疗的作用下,股动脉分叉管两类狭窄模型的血液流速、壁面切应力、压力较沙疗前都有所增大。（2）股动脉分叉管环绕型狭窄的情况下,血液在流经狭窄部位之后的血流方向为分支血管的外侧,而股动脉分叉管局部型狭窄的情况下,血液在流经狭窄部位之后的血流方向为分支血管的内侧。（3）通过对比股动脉分叉管的壁面切应力,可以发现在环绕型狭窄的情况下,壁面切应力受动脉狭窄的影响更大,当狭窄程度大于30%,狭窄部位的壁面切应力均大于40Pa,存在斑块脱落的风险。在股动脉分叉管产生环绕型狭窄时,狭窄部位的动脉粥样硬化斑块产生脱落的几率远大于股动脉分叉管产生局部型狭窄的情况。
李新宇[9]（2020）在《基于脉动流动的动脉瘤流固耦合实验研究》文中研究说明颅内动脉瘤是颅内动脉血管壁的病理性囊性膨出,是致使蛛网膜下腔出血的最主要病因,有非常高的致残率和病死率。血流动力学因素被视为动脉瘤发生,发展及破裂的重要因素之一。血流是周期性脉动流动,将引起血管壁沿径向和轴向的运动,因而探索血流与弹性血管之间的相互作用对分析动脉瘤发生、长大以及破裂的原因有重要意义。基于弹性血管模型的体外实验,本文通过流固耦合分析了在不同的脉动流动条件下瘤体的形变特性,对比了不同的纵横比（Aspect Ratio,AR）对于瘤体形变特性的影响;在此基础上,本文进行了动脉瘤的数值计算,与实验结果进行对比验证的同时,也进一步获取了瘤体内部的流场分布特征;最后,通过数值模拟分析了血管狭窄与颅内动脉瘤对动脉瘤下游分叉血管血流调节的影响,从更为宏观的角度解释颅内动脉瘤的发生机理。以自设计的脉动循环机构、蠕动泵、高度可调的出口水箱为主要部件,本文搭建了体外循环实验台。同时,借助于3D打印技术,制作完成了弹性硅胶动脉瘤模型。通过调节脉动流动条件,借助于激光位移传感器,本文首先探索了理想化动脉瘤的形变特性。结果表明,动脉瘤的形变大小与脉动流动条件紧密相关。在同等条件下,随着脉动频率以及末端阻力的增加,瘤体形变均逐渐增加。同时,在CFX数值计算中,本文观测到了瘤内的涡旋运动,而且涡旋中心的运动轨迹与瘤体的形变波形有较高的时间相关性。数值计算结果也反映了瘤内的压力变化,随着脉动频率以及末端阻力的增加,瘤内的压力也随之变大,这很好的解释了实验中基于不同脉动流动条件观测到的瘤体形变特性。进一步,基于动脉瘤真实医学影像数据,利用SIMPLEWARE三维重建软件,本文三维重建了颈内动脉瘤模型。通过实验以及数值计算的方法,探究了个性化动脉瘤的形变特性。针对于脉动流动条件对于形变大小的影响,个性化研究结果与理想化结果基本一致。在0.3-1.9之间,本研究共建立了11种不同AR大小的动脉瘤模型,在相同的脉动流动条件下,提取并对比了瘤体形变大小。结果表明,当AR<1.0,瘤体形变随AR的增加呈现下降趋势;当AR>1.0,瘤体形变随AR的增加逐渐增大;尤其当AR>1.5,瘤体形变的升高趋势较之1.0<AR<1.5时更为明显。最后,针对于分叉个性化模型,在分叉上游分别先后增加不同程度的狭窄以及不同纵横比的动脉瘤形态特征,对比动脉瘤下游两个分叉血管间的流量分配变化。结果表明,血管狭窄和颅内动脉瘤对于出口血流的调节作用是完全相反的。在适当的纵横比范围内,颅内动脉瘤的出现可以调节血管狭窄带来的不良血流变化。
汪炎秋[10]（2020）在《左冠状动脉分叉角对血流动力学特性的影响研究》文中研究指明心血管疾病是一类具有高患病率和高死亡率的循环系统疾病,严重威胁了我国居民的生命安全。动脉粥样硬化是导致心血管疾病的主要原因,并且多发生在血管的分叉等部位,如左冠状动脉血管分叉。在动脉粥样硬化的早期阶段,往往难以发现明显的临床症状。有研究表明,异常的血流参数会促进动脉粥样硬化斑块的形成。因此,研究左冠状动脉分叉血管内的血液流动以及分叉角对血液流动的影响,对于了解疾病的发生机制及预测有着重要的作用。本文通过医学三维重建,从临床中获取到的CT影像数据中提取左冠状动脉血管第一级分叉的几何结构,并进行血流动力学数值模拟,获得了一个心动周期内的流场、压力及壁面切应力的分布情况。结果显示,低壁面切应力出现的区域附近往往会出现较大面积的低流速区域。此后,计算了时均壁面切应力、震荡剪切指数和相对滞留时间,评估了该血管的易患病位置及患病风险。为了研究分叉角度的变化对分叉血管内流动的影响和对患病几率的影响,本文根据文献常用的建模方式构建了三种理想血管模型,每种血管模型中包含多个不同的分叉角度。本文通过对分叉血管进行数值模拟,分析了分叉角变化对流动及血流动力学参数的影响,评估了血管结构及分叉角度的变化对于患病风险的影响。同时,还选取了不同临界值评估易患病区域,研究了临界值的选取对结果的影响。结果表明,即使血管直径和分叉角度相同,血管的结构也会影响血管内血流动力学参数的大小及分布。此外,选取不同的时均参数的临界值也会对结果产生影响,单独使用低时均壁面切应力或者高震荡剪切指数区域的面积来判断患病风险是不合理的,而相对滞留时间作为一个单独的时均参数来评估患病风险是可行的。使用相对滞留时间来评估不同血管模型的患病风险时发现,易患病区域通常出现在分叉脊对侧的回旋支壁面上。通过对比不同分叉角血管的患病风险,发现大分叉角的血管的患病风险较小,患病风险最大的分叉角出现在75°附近。本文得到的分叉角度对于患病风险的影响趋势,以及选取时均参数的不同临界值所带来的不同结果,对于临床上心血管疾病的诊断提供了相应的数据参考。
二、ANALYSIS OF OSCILLATORY BLOOD FLOW IN VARYING-AREA ELASTIC VESSEL（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、ANALYSIS OF OSCILLATORY BLOOD FLOW IN VARYING-AREA ELASTIC VESSEL（论文提纲范文）
（1）吸入超细锌颗粒对HFpEF大鼠心血管影响的生物力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 空气质量对健康的影响 |
| 1.1.2 射血分数保留型心衰的概述 |
| 1.1.3 超细颗粒影响心力衰竭的机制 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 临床及实验研究 |
| 1.2.2 Windkessel弹性腔理论模型 |
| 1.2.3 Womersley分析方法 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 实验测量及分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验流程 |
| 2.2.1 动物模型的建立 |
| 2.2.2 体外超声测量 |
| 2.2.3 血流及血压波的测量 |
| 2.2.4 组织学实验 |
| 2.3 实验数据分析方法 |
| 2.3.1 基于超声图像的后处理及计算方法 |
| 2.3.2 基于血流和血压波的后处理及计算方法 |
| 2.3.3 基于共聚焦显微图像的后处理及计算方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 心血管血流动力学参数的数值计算方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弹性腔模型分析方法 |
| 3.2.1 Windkessel模型简介 |
| 3.2.2 Windkessel模型的计算方法 |
| 3.3 Womersley理论分析方法 |
| 3.3.1 Womersley理论简介 |
| 3.3.2 Womersley理论的计算方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结果与讨论 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 吸入超细锌颗粒对HFpEF大鼠心脏的影响 |
| 4.2.1 基于超声图像的心脏形态学指标对比 |
| 4.2.2 基于超声图像的心肌力学分析对比 |
| 4.3 吸入超细锌颗粒对HFpEF大鼠血管的影响 |
| 4.3.1 动脉血管壁面切应力的对比 |
| 4.3.2 动脉血流速度剖面图的对比 |
| 4.3.3 其他血流动力学参数的对比 |
| 4.4 吸入超细锌颗粒对HFpEF大鼠动脉平滑肌细胞的影响 |
| 4.4.1 细胞形态及密度的对比 |
| 4.4.2 血管中膜胶原纤维含量的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 全文总结及结论 |
| 5.2 局限性及研究展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表和完成的论文 |
| 致谢 |
（2）基于计算生物力学的血管疾病风险评估及优化治疗研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写与符号清单 |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 课题背景 |
| 2.1.1 血管疾病 |
| 2.1.2 风险评估 |
| 2.1.3 TEVAR手术 |
| 2.1.4 靶向药物治疗 |
| 2.1.5 生物力学 |
| 2.2 国内外研究现状 |
| 2.2.1 基于血液动力学的血管疾病风险评估研究 |
| 2.2.2 血管疾病TEVAR介入治疗的数值模拟研究 |
| 2.2.3 磁纳米颗粒靶向药物治疗血管疾病的研究 |
| 2.3 本文的主要工作及研究意义 |
| 3 基于患者CTA的生物力学计算研究 |
| 3.1 患者医学图像数据的获取 |
| 3.2 血管几何模型的构建 |
| 3.3 模型处理与网格划分 |
| 3.4 血液动力学模型 |
| 3.4.1 控制方程 |
| 3.4.2 血液的非牛顿性质 |
| 3.4.3 边界条件 |
| 3.4.4 数值计算方法 |
| 3.4.5 血液动力学参数分析 |
| 3.5 流固耦合(FSI)模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于患者CTA和血液动力学的主动脉缩窄后远端扩张风险评估研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几何模型 |
| 4.3 计算模型 |
| 4.4 主动脉缩窄后远端扩张的形成机制 |
| 4.4.1 对照组构建与血液动力学模拟 |
| 4.4.2 术前和术后的病例验证 |
| 4.5 不同缩窄程度主动脉远端扩张的风险评估 |
| 4.5.1 不同缩窄程度主动脉的构建与血液动力学模拟 |
| 4.5.2 缩窄程度对血液流动的影响分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于患者CTA和血液动力学的主动脉扭曲伴随的风险评估研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 主动脉扭曲的评估方法 |
| 5.2.1 基于CTA图像的几何重建与中心线提取 |
| 5.2.2 基于微分几何3D曲率和挠率的主动脉扭曲评估 |
| 5.3 主动脉扭曲患者的血液动力学模拟及风险分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于形态学和血液动力学的急性B型主动脉夹层风险评估研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 病例收集 |
| 6.3 研究方法 |
| 6.3.1 主动脉形态学参数测量及统计学分析 |
| 6.3.2 理想主动脉模型构建及血液动力学模拟 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 基线特征与形态学分析 |
| 6.4.2 血液动力学参数分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 TEVAR介入治疗的流固耦合(FSI)数值模拟研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 数学模型 |
| 7.3 计算及验证 |
| 7.3.1 几何模型与参数 |
| 7.3.2 边界条件 |
| 7.3.3 网格和数值方法 |
| 7.3.4 准确性验证 |
| 7.4 结果与讨论 |
| 7.4.1 支架植入深度(oversize)的影响 |
| 7.4.2 支架植入长度的影响 |
| 7.4.3 支架材料的影响 |
| 7.4.4 支架形状的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 磁纳米颗粒靶向药物治疗动脉粥样硬化的数值模拟研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 几何模型 |
| 8.3 数学模型 |
| 8.3.1 流体相(血液) |
| 8.3.2 固体相(血管壁和斑块) |
| 8.3.3 颗粒相(MDCPs) |
| 8.4 计算及验证 |
| 8.5 靶向治疗效果的评估 |
| 8.5.1 MDCPs递送效率的评估 |
| 8.5.2 MDCPs递送过程中斑块损伤的评估 |
| 8.6 结果与讨论 |
| 8.6.1 外磁场配置和强度的影响 |
| 8.6.2 MDCPs形状和粒径的影响 |
| 8.6.3 斑块形态(狭窄程度和肩长)的影响 |
| 8.7 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）心血管支架生物力学性能评估的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略语 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.2 血管支架的发展 |
| 1.2.1 裸金属支架(BMS) |
| 1.2.2 药物洗脱支架(DES) |
| 1.2.3 生物可降解支架(BDS) |
| 1.3 血管支架的结构和性能 |
| 1.3.1 血管支架的结构 |
| 1.3.2 血管支架的性能 |
| 1.4 血管结构及力学性质 |
| 1.4.1 血管的结构 |
| 1.4.2 血管的静力学性质 |
| 1.4.3 血管的粘弹特性 |
| 1.5 支架植入后血管内力学环境的变化 |
| 1.6 本文的研究目的和内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 数值方法和理论基础 |
| 2.1 有限元分析方法介绍 |
| 2.2 支架植入过程中的非线性 |
| 2.2.1 材料非线性 |
| 2.2.2 几何非线性 |
| 2.2.3 边界非线性 |
| 2.3 非线性问题的求解 |
| 2.4 血流动力学的基本原理 |
| 2.4.1 血流动力学的基本概念 |
| 2.4.2 血流动力学的基本方程 |
| 2.4.3 血液的流变特性 |
| 2.4.4 血液的压强 |
| 2.4.5 壁面剪切应力(WSS) |
| 2.5 计算流体力学 |
| 第三章 斑块偏心率和组分对支架植入过程影响的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元分析方法 |
| 3.2.1 数值模型 |
| 3.2.2 材料属性 |
| 3.2.3 仿真方法 |
| 3.2.4 参数分析 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.3.1 斑块偏心率分析 |
| 3.3.2 斑块组分分析 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 弯曲狭窄血管内支架的固体力学和流体力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料和方法 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 结构力学数值模拟 |
| 4.2.3 流体力学仿真计算 |
| 4.2.4 数据后处理 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 结构力学分析 |
| 4.3.2 流体力学分析 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 病人个体化模型中支架贴壁不良的血流动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料和方法 |
| 5.2.1 病人个体化冠脉模型的重建 |
| 5.2.2 支架植入过程的有限元仿真 |
| 5.2.3 血流动力学的CFD仿真 |
| 5.2.4 血流动力学指标 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 血流速度分布 |
| 5.3.2 WSS分布 |
| 5.3.3 OSI分布 |
| 5.3.4 WSSG分布 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表的期刊论文及参加的学术会议 |
（4）动脉血管疾病与血管形态特征改变的关系及相关血流动力学机制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 中英文对照缩略词简表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 心血管疾病 |
| 1.3 动脉血管系统 |
| 1.3.1 主动脉 |
| 1.3.2 颈动脉 |
| 1.3.3 冠状动脉 |
| 1.3.4 脑动脉 |
| 1.4 动脉粥样硬化 |
| 1.4.1 动脉粥样硬化疾病的病理生理学分析 |
| 1.4.2 动脉粥样硬化的风险评估 |
| 1.4.3 动脉粥样硬化的预防和治疗 |
| 1.5 医学影像技术在心血管疾病风险评估中的应用 |
| 1.5.1 超声心动图 |
| 1.5.2 CT成像 |
| 1.5.3 MRI成像 |
| 1.5.4 放射性核素成像 |
| 1.5.5 血管三维重建简介 |
| 1.6 血管形态学及血流动力学研究的最新进展 |
| 1.6.1 动脉血管几何特征与疾病的关系 |
| 1.6.2 血流动力学风险参数与疾病的关系 |
| 1.6.3 动脉血管几何形态结构与血流动力学分布特征的关系 |
| 1.7 机器学习简介及其在心血管疾病检测中的研究进展 |
| 1.7.1 人工神经网络 |
| 1.7.2 支持向量机 |
| 1.7.3 机器学习应用于心血管疾病的检测 |
| 1.8 本论文的研究目的、意义及主要内容 |
| 第二章 人体冠状动脉血管在健康/疾病情况下的形态学测量分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料和方法 |
| 2.2.1 心脏CT原始数据采集 |
| 2.2.2 原始数据测量 |
| 2.2.3 Murray定律 |
| 2.2.4 形态参数分析方法 |
| 2.2.5 统计学方法 |
| 2.3 结果 |
| 2.3.1 冠状动脉血管几何形态学原始数据分析 |
| 2.3.2 伴有CAD病变的冠状动脉血管更容易偏离其最优结构 |
| 2.3.3 伴有CAD病变的冠状动脉具有更高的不对称率和更大的截面积扩张率 |
| 2.3.4 伴有CAD病变的冠状动脉具有更高的分形维度 |
| 2.3.5 形态学特征参数可以作为独立参数评估CAD疾病风险 |
| 2.4 讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于CT影像的形态学测量参数及机器学习对冠状动脉疾病的检测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料和方法 |
| 3.2.1 原始数据获取 |
| 3.2.2 机器学习模型建立 |
| 3.2.3 机器学习分类性能影响的因素 |
| 3.3 结果 |
| 3.3.1 Polynomial-SVM模型通过使用网格法参数寻优时检测性能最佳 |
| 3.3.2 机器学习模型的性能不受数据采样方法的影响 |
| 3.3.3 足够多的训练数据量是获得高性能分类模型的充要条件 |
| 3.3.4 形态特征参数维度和组合方式会影响机器学习的分类性能 |
| 3.3.5 血管分叉直径指数(n)和面积扩张率(AER)是CAD风险评估的两个关键特征参数 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于Murray定律的左冠状动脉血管分叉设计及其血流动力学机制的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料和方法 |
| 4.2.1 根据Murray定律,设计冠状动脉分叉结构 |
| 4.2.2 基于人左冠状动脉血管CTA影像三维重建 |
| 4.2.3 计算方法 |
| 4.2.4 边界条件和计算过程 |
| 4.2.5 血流动力学参数分析 |
| 4.3 结果 |
| 4.3.1 对称情况下,分叉角度变化对流场分布的影响 |
| 4.3.2 对称情况下,分叉指数变化对流场分布的影响 |
| 4.3.3 满足Murray定律情况下,血管直径比率改变对流场分布的影响 |
| 4.3.4 血管分叉直径指数(n)、分叉角度(A)以及对称性的改变对血管分叉部位漩涡长度变化的影响 |
| 4.3.5 基于人左冠状动脉血管CTA影像三维重建的血流动力学分析 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 动脉血管狭窄率及雷诺数对血管病变区域血流动力学影响的数值研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料和方法 |
| 5.2.1 计算模型 |
| 5.2.2 计算方法 |
| 5.2.3 边界条件和计算过程 |
| 5.2.4 狭窄动脉血管壁面重要血流动力学参数定义 |
| 5.3 结果 |
| 5.3.1 动脉粥样硬化斑块是导致血管内复杂流动产生的重要因素 |
| 5.3.2 动脉粥样硬化斑块处血流动力学特征受Re和狭窄率共同调节 |
| 5.3.3 动脉粥样硬化斑块的阻力系数与狭窄率成正比而与Re成反比 |
| 5.3.4 高狭窄率和Re将减少动脉粥样硬化斑块下游的细胞促粘区域 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 人主动脉中血流动力学特征随Womersley数改变的数值模拟研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料和方法 |
| 6.2.1 主动脉三维模型重建 |
| 6.2.2 计算方法 |
| 6.2.3 边界条件和计算过程 |
| 6.2.4 数值计算方案设计 |
| 6.2.5 血管壁面血流动力学参数及脂蛋白指标定义 |
| 6.3 结果 |
| 6.3.1 脉动流数对主动脉壁表面血流动力学参数分布的影响 |
| 6.3.2 血流动力学参数百分比分布图 |
| 6.3.3 主动脉壁表面脂蛋白浓度的分布 |
| 6.3.4 血流动力学因素对主动脉壁Catch-bond面积分布的影响 |
| 6.4 讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 主动脉内血流动力学因素对血小板近壁沉积的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 材料和方法 |
| 7.2.1 主动脉三维模型重建 |
| 7.2.2 计算方法 |
| 7.2.3 边界条件和计算过程 |
| 7.2.4 数值计算方案设计 |
| 7.3 结果 |
| 7.3.1 非牛顿流体与牛顿流体条件下主动脉WSS及血小板近壁沉积速率分布的比较 |
| 7.3.2 不同积力条件下主动脉壁表面WSS和血小板沉积速率分布比较 |
| 7.3.3 高Hct和高Φ_(P0)均可增加血小板沉积速率 |
| 7.4 讨论 |
| 7.5 本章小结 |
| 全文总结 |
| 本研究的创新性 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）认知神经科学中蕴藏的力学思想与应用（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 分析动力学在神经元建模中的应用 |
| 2.1 问题的提出 |
| 2.2 W-Z神经元模型的生物物理机制 |
| 2.3 分析动力学揭示神经元活动的新的工作原理 |
| 2.4 W-Z神经元模型与H-H模型的等效性及其分子生物学基础 |
| 2.5 簇发放的神经能量机制与W-Z神经元模型 |
| 3 结构网络中H-H模型与W-Z模型的等效性 |
| 3.1 源自分析动力学基础上的大尺度神经科学模型的定义 |
| 3.2 二类神经元模型基础上网络计算结果的比较 |
| 4 W-Z模型及神经能量方法在功能性神经网络中的应用 |
| 4.1 大脑血液动力学现象的神经机制 |
| 4.2 神经能量编码在智力探索中的应用 |
| 4.3 记忆切换的神经能量特征 |
| 4.4 能量演化是大脑全局神经编码的核心 |
| 5 动力学与控制理论基础上构建感知觉神经网络模型 |
| 5.1 大脑神经系统在自发活动时的能量特征及其科学意义 |
| 5.2 触觉神经系统的力学耦合模型及应用 |
| 5.3 听觉系统中的力学耦合模型及应用 |
| 6 神经细胞中蛋白质分子机器的经典力学分析 |
| 6.1 蛋白质分子机器的振动力学模型 |
| 6.2与X光衍射观察结果的比较 |
| 7 神经动力学对力学各分支学科提出的挑战 |
| 7.1 建立脑动脉血管动力学、血流变化与神经元网络耦合的神经动力学模型 |
| 7.2 皮肤接触力学中的本构关系 |
| 7.3 建立大脑的微循环力学模型 |
| 7.4 神经系统中机械力信号对神经信息处理的反馈机制 |
| 7.5 建立大脑皮层血管的疲劳与损伤力学模型可用于对多类认知功能障碍的预测、预报和诊断 |
（6）动脉粥样硬化的血流动力学机理研究与脂质传输特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 血流动力学影响研究 |
| 1.2.2 血流动力学数值模拟与仿真研究 |
| 1.2.3 血液中脂质传输特性研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 血流动力学的理论基础 |
| 2.1 血液的非牛顿流体特性 |
| 2.1.1 血液的组成 |
| 2.1.2 管径对血液粘度的影响 |
| 2.1.3 切应变率对血液粘度的影响 |
| 2.1.4 血液的非牛顿流体模型 |
| 2.2 血管壁的弹性特性 |
| 2.2.1 血管的构成 |
| 2.2.2 血管的弹性性能 |
| 2.2.3 血管壁的残余应力 |
| 2.3 血管内血流动力学分析 |
| 2.3.1 直型血管内血流动力学分析 |
| 2.3.2 分叉型血管内血流动力学分析 |
| 2.4 流固耦合控制方程 |
| 2.4.1 流体域方程 |
| 2.4.2 固体域方程 |
| 2.4.3 流固耦合计算方法 |
| 2.5 血流动力学模型 |
| 2.5.1 阻力模型 |
| 2.5.2 弹性腔模型 |
| 2.5.3 Womersley模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 血流生理参数变化对动脉粥硬化影响研究 |
| 3.1 血流动力参数与心阻抗法 |
| 3.2 患者数据采集与分析 |
| 3.2.1 血液中脂质含量对比 |
| 3.2.2 心脏血流动力参数 |
| 3.2.3 不同年龄段参数对比 |
| 3.2.4 不同性别参数对比 |
| 3.3 年龄对血压、心输出量、总外周阻力的影响 |
| 3.3.1 年龄对血压的影响 |
| 3.3.2 年龄对心输出量的影响 |
| 3.3.3 年龄对总外周阻力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 血流动力学因素对动脉粥硬化影响研究 |
| 4.1 医学影像三维重构 |
| 4.2 血液非牛顿流体特性与血管壁弹性的影响 |
| 4.2.1 颈动脉的重构 |
| 4.2.2 边界条件设置 |
| 4.2.3 计算模型的选取 |
| 4.2.4 入口流量与流场分布对比 |
| 4.2.5 出口压力与血压分布对比 |
| 4.2.6 WSS分布与对比 |
| 4.3 生理参数变化对血管壁应力的影响 |
| 4.3.1 右冠状动脉的建立 |
| 4.3.2 边界条件与生理参数 |
| 4.3.3 血压对血管壁应力的影响 |
| 4.3.4 血流量对血管壁应力的影响 |
| 4.3.5 血管壁弹性对血管壁应力的影响 |
| 4.3.6 血液粘度对血管壁应力的影响 |
| 4.3.7 正常生理条件下的综合影响 |
| 4.4 小章总结 |
| 第五章 脂质浓度分布对动脉粥样硬化影响研究 |
| 5.1 脂质浓度极化现象 |
| 5.2 壁面处脂质浓度分布 |
| 5.2.1 扩散方程与边界条件 |
| 5.2.2 用户自定义边界条件 |
| 5.2.3 WSS与LDL浓度分布对比 |
| 5.2.4 流场分布与浓度分布变化 |
| 5.3 主流区中脂质浓度分布 |
| 5.3.1 计算模型与边界条件 |
| 5.3.2 入口处颗粒体积分数 |
| 5.3.3 流场内颗粒分布 |
| 5.4 血管弯曲变形的影响 |
| 5.4.1 几何模型与边界条件 |
| 5.4.2 WSS和LDL分布 |
| 5.4.3 流场的分布 |
| 5.4.4 流速的影响 |
| 5.4.5 渗透流速与血液非牛顿流体特性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 动脉粥样硬化发展机理研究 |
| 6.1 左冠状动脉与边界条件 |
| 6.2 正常血管内的血液流场 |
| 6.2.1 WSS分布 |
| 6.2.2 压力和流场分布 |
| 6.2.3 LDL浓度分布 |
| 6.3 斑块对血液流场的影响 |
| 6.3.1 WSS与LDL浓度分布 |
| 6.3.2 压力与流场分布 |
| 6.3.3 血管弹性的影响 |
| 6.4 支架对血液流场的影响 |
| 6.4.1 过度扩张对WSS的影响 |
| 6.4.2 过度扩张对LDL浓度的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来展望 |
| 附录1 脂质浓度边界自定义 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）0-1D血流循环模型在肝脏血供研究中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 血流动力学模型相关理论 |
| 1.2.2 心脏模型相关理论 |
| 1.2.3 肝脏模型相关理论 |
| 1.2.4 计算流体力学相关理论 |
| 1.3 本文研究内容和结构 |
| 2 血管模型及血管网络搭建 |
| 2.1 变量及参数介绍 |
| 2.2 1D血管方程 |
| 2.3 1D血管方程组的有限元解法推导及其稳定性分析 |
| 2.4 血管分叉处模型及边界条件处理 |
| 2.4.1 血管动力学方程组的标准化与特征变量 |
| 2.4.2 血管分叉处的模型 |
| 2.4.3 血管边界条件的求解 |
| 2.5 血管模型的数值模拟结果 |
| 2.5.1 单脉冲管内传播数值模拟 |
| 2.5.2 单段静脉血管 |
| 2.5.3 带有分叉的血管 |
| 2.6 血管模型的参数估计方法 |
| 2.6.1 血管特性参数估计: 方法1 |
| 2.6.2 血管特性参数估计: 方法2 |
| 3 心脏模型 |
| 3.1 心脏瓣膜模型 |
| 3.1.1 心脏瓣膜模型的参数估计方法 |
| 3.2 心腔模型 |
| 3.2.1 心腔模型的参数估计方法 |
| 4 肝脏模型 |
| 4.1 肝脏模型及其参数估计方法 |
| 4.1.1 肝脏模型参数估算结果 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 0-1D血流循环模型的连接 |
| 5.1.1 血管间的连接 |
| 5.1.2 血管与肝脏的连接 |
| 5.1.3 血管与心脏的连接 |
| 5.2 模型优缺点分析 |
| 5.3 未来研究方向 |
| 5.4 附录: 0-1D血流循环模型数据需求 |
| References |
| 6 致谢 |
（8）沙疗下股动脉粥样硬化的脉动动力学影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 沙疗研究现状 |
| 1.2.2 血流动力学研究现状 |
| 1.2.3 动脉粥样硬化研究现状 |
| 1.3 研究背景与意义 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 血流动力学基础理论 |
| 2.1 流体运动的数学理论 |
| 2.1.1 流体的黏度 |
| 2.1.2 流体的可压缩性 |
| 2.1.3 流体的流动状态 |
| 2.1.4 流体的控制方程 |
| 2.1.5 数学解 |
| 2.2 血管壁运动的数学理论 |
| 2.3 边界条件 |
| 2.4 流固耦合原理 |
| 2.5 动脉狭窄处的流动 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 沙疗对血流动力学影响的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料 |
| 3.2.1 沙疗平台 |
| 3.2.2 实验设备 |
| 3.3 实验准备工作 |
| 3.4 实验过程 |
| 3.5 实验数据处理结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 弯曲股动脉血管动脉粥样硬化狭窄模型数值模拟 |
| 4.1 弯曲股动脉及动脉粥样硬化狭窄的几何构建 |
| 4.2 数值模拟 |
| 4.3 计算结果 |
| 4.3.1 血流速度 |
| 4.3.2 壁面切应力(WSS) |
| 4.3.3 压力(WP) |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 两种分叉股动脉血管动脉粥样硬化狭窄模型数值模拟 |
| 5.1 分叉股动脉及动脉粥样硬化狭窄的几何构建 |
| 5.2 数值模拟 |
| 5.3 计算结果 |
| 5.3.1 环绕型股动脉分叉管的狭窄计算结果 |
| 5.3.2 局部型股动脉分叉管的狭窄计算结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）基于脉动流动的动脉瘤流固耦合实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 动脉瘤简介 |
| 1.1.2 动脉瘤的检测与治疗 |
| 1.2 颅内动脉瘤研究现状 |
| 1.2.1 动脉瘤发生\破裂的力生物学研究 |
| 1.2.2 动脉瘤的血流动力学相关研究 |
| 1.2.3 流固耦合数值模拟在血流动力学研究中的应用 |
| 1.2.4 基于体外实验的动脉瘤血流动力学特性研究 |
| 1.3 本文的研究目的和研究内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2 研究方法概述 |
| 2.1 体外模型制作 |
| 2.1.1 三维模型重建 |
| 2.1.2 3 D打印可溶模型内芯 |
| 2.1.3 弹性硅胶模型制作 |
| 2.2 体外循环实验台 |
| 2.2.1 脉动机构 |
| 2.2.2 蠕动泵 |
| 2.2.3 压力测量系统 |
| 2.2.4 形变测量系统 |
| 2.3 CFD数值计算 |
| 2.3.1 数值计算的意义 |
| 2.3.2 模型设置及网格划分 |
| 2.3.3 边界条件设置及无关性验证 |
| 3 理想化侧壁动脉瘤的形变特性 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 研究方法概述 |
| 3.2.1 模型介绍 |
| 3.2.2 流体性质及流动控制 |
| 3.3 不同脉动流动条件下瘤体的形变特性 |
| 3.3.1 脉动频率对瘤体形变的影响 |
| 3.3.2 末端阻力对瘤体形变的影响 |
| 3.4 瘤体形变特性的CFX流固耦合计算 |
| 3.4.1 计算设置 |
| 3.4.2 CFX-实验结果对比 |
| 3.4.3 涡旋运动 |
| 3.4.4 不同脉动流动条件下瘤体内的压力变化 |
| 3.5 讨论和总结 |
| 4 个性化动脉瘤的形变特性 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 研究方法概述 |
| 4.2.1 模型介绍 |
| 4.2.2 流体性质及流动控制 |
| 4.3 瘤体形变特性 |
| 4.3.1 不同脉动流动条件下瘤体的形变特性 |
| 4.3.2 不同AR条件下瘤体的形变特性 |
| 4.4 CFX流固耦合计算 |
| 4.4.1 计算设置 |
| 4.4.2 AR与瘤体形变关系的数值计算结果 |
| 4.5 讨论和总结 |
| 5 分叉血管的血流分配 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 研究方法概述 |
| 5.2.1 模型介绍 |
| 5.2.2 流动控制 |
| 5.3 血管狭窄和颅内动脉瘤对血流分配的影响 |
| 5.4 讨论和总结 |
| 结论 |
| 论文工作总结 |
| 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）左冠状动脉分叉角对血流动力学特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 动脉粥样硬化发生机理 |
| 1.2.2 临床研究 |
| 1.2.3 血管建模方法 |
| 1.2.4 血流动力学仿真及体外循环实验研究 |
| 1.2.5 当前研究不足 |
| 1.3 主要工作内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要工作内容 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 第2章 血流动力学数值计算方法 |
| 2.1 OpenFOAM介绍 |
| 2.1.1 OpenFOAM结构简介 |
| 2.1.2 求解器介绍 |
| 2.2 流动控制方程 |
| 2.3 血液物性特征 |
| 2.4 血管壁面假设 |
| 2.5 边界条件设置 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 三维重建及流动分析 |
| 3.1 CT图像预处理 |
| 3.2 医学三维重建 |
| 3.3 血流动力学数值计算 |
| 3.3.1 边界条件设置 |
| 3.3.2 网格划分及独立性验证 |
| 3.4 流动结果分析 |
| 3.4.1 瞬时参数分析 |
| 3.4.2 时均参数分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同分叉角度血管内的血流动力学分析 |
| 4.1 理想冠状动脉模型建模 |
| 4.2 边界条件设置 |
| 4.3 网格划分及独立性验证 |
| 4.4 A型血管结果分析 |
| 4.4.1 瞬时参数分析 |
| 4.4.2 时均参数分析 |
| 4.5 B型血管结果分析 |
| 4.5.1 瞬时参数分析 |
| 4.5.2 时均参数分析 |
| 4.6 C型血管结果分析 |
| 4.6.1 瞬时参数分析 |
| 4.6.2 时均参数分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、ANALYSIS OF OSCILLATORY BLOOD FLOW IN VARYING-AREA ELASTIC VESSEL（论文参考文献）
- [1]吸入超细锌颗粒对HFpEF大鼠心血管影响的生物力学分析[D]. 邴方博. 北京大学, 2021
- [2]基于计算生物力学的血管疾病风险评估及优化治疗研究[D]. 张雪岚. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]心血管支架生物力学性能评估的数值研究[D]. 韦玲玲. 东南大学, 2021
- [4]动脉血管疾病与血管形态特征改变的关系及相关血流动力学机制的研究[D]. 陈学平. 华南理工大学, 2020(05)
- [5]认知神经科学中蕴藏的力学思想与应用[J]. 王如彬,王毅泓,徐旭颖,潘晓川. 力学进展, 2020(00)
- [6]动脉粥样硬化的血流动力学机理研究与脂质传输特性分析[D]. 鲁森. 山东大学, 2020(01)
- [7]0-1D血流循环模型在肝脏血供研究中的应用[D]. 郑童. 南京大学, 2020(12)
- [8]沙疗下股动脉粥样硬化的脉动动力学影响的研究[D]. 乔钰淇. 新疆大学, 2020(07)
- [9]基于脉动流动的动脉瘤流固耦合实验研究[D]. 李新宇. 大连理工大学, 2020(02)
- [10]左冠状动脉分叉角对血流动力学特性的影响研究[D]. 汪炎秋. 山东大学, 2020(09)