【摘 要】
：
计算机流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）可用于模拟心血管的血流动力学信息,有望实现针对主动脉缩窄（coarctation of aorta,COA）案例的无创智能诊断和外科手术治疗方案设计。本研究基于COA患者的计算机断层扫描影像建立不同患者的主动脉三维模型,基于三元素Windkessel模型构建计算域的几何多尺度耦合边界条件,实现COA案例的血流动力学
论文部分内容阅读
计算机流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）可用于模拟心血管的血流动力学信息,有望实现针对主动脉缩窄（coarctation of aorta,COA）案例的无创智能诊断和外科手术治疗方案设计。本研究基于COA患者的计算机断层扫描影像建立不同患者的主动脉三维模型,基于三元素Windkessel模型构建计算域的几何多尺度耦合边界条件,实现COA案例的血流动力学数值模拟。从不同角度深入探究CFD仿真技术在COA案例诊疗中的应用,为临床医生提供更加全面的血流动力学参考信息。通过CFD模拟和多普勒超声分别测量COA案例的主动脉压降及缩窄处流速的结果都具有较强的相关性,CFD模拟值相对于超声测量值的平均差值分别为10.43%和5.88%,表明利用该模拟方法辅助诊断COA案例具有可行性,其主要误差来源包括三维模型壁面和心输出量的测量误差。CFD模拟得到的血流动力学参数可以进一步评估COA案例严重程度,能量转换效率越低可能代表COA症状越严重,高壁面切应力区域面积越大也可反映COA带来的血栓形成风险越大。对于伴随有动脉导管未闭（patent ductus arteriosus,PDA）的COA案例,PDA的导通会减小主动脉压降和缩窄处血液流速,从而导致COA-PDA患者早期的COA相关症状减轻。特定COA-PDA研究案例的血流动力学环境会随着PDA的逐渐闭合而恶化。对比PDA由完全导通状态至完全闭合状态,主动脉压降值增加幅度为43.2%,能量转换效率从94.29%降至88.61%,平均能量损失从11.48m W增至21.91m W。因此,临床可以考虑延缓PDA闭合,并尽量在PDA闭合之前对COA实施手术治疗。扩大端到端或端到侧吻合术以及扩大补片成形术模型对改善COA案例的血流动力学环境都具有非常显著的效果,虚拟术后的主动脉压降值均小于15mm Hg,缩窄处血液流速从2.50m/s～3.57m/s均降至1.43m/s～1.83m/s的正常范围内,降主动脉血流量最低增长幅度为5.7%,能量转换效率从88.26%～93.37%提高至94.5%以上。三种不同的手术方案在特定COA案例中存在不同的血流动力学环境,因此临床利用CFD辅助设计手术方案时应建立不同患者的个性化虚拟手术设计和仿真分析。
其他文献
自2013年以来,我国环境空气质量持续改善,但以臭氧和细颗粒物为特征的区域复合型大气污染形势依然严峻。挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）作为PM2.5和O3的重要前体物,严重影响大气环境质量以及人民身体健康。催化氧化技术具有降解效率高、二次污染少等优点,被认为是最有效和经济可行的技术之一,设计与合成低温高效的催化剂是提升催化氧化技术效能的研究重点。本
基于深度学习的人脸识别方法研究主要围绕人脸数据集、深度神经网络和损失函数等角度展开,通过人脸图像质量评估挑选出高质量图像,有助于提升识别系统的效率和性能。经过学者们多年来的潜心研究,人脸识别技术得到了飞速发展。本文在总结和借鉴前人研究成果的基础上,针对人脸数据集、损失函数、人脸图像质量评估三个方面的不足进行了一定的改进和创新,具体的工作内容如下:1.针对人脸数据集构建过程繁琐及种族不平衡的问题,本
淀粉和蛋白质是食品的主要组成成分。食品体系中淀粉分子与蛋白质分子的相互作用机制直接决定了食品的质构、加工、储藏等性能。但是由于蛋白质大分子本身较复杂的多级结构,直接研究其与淀粉分子的相互作用机制显得尤其困难。小分子氨基酸作为蛋白质的基本组成单元,研究氨基酸与淀粉的相互作用机制能为蛋白质分子和淀粉分子的相互作用关系提供基础理论指导。此外,作为添加剂及营养强化剂,氨基酸已被广泛应用于淀粉类食品体系。探
对于消费者来说,空间感知能力不断提高,购物中心的空间设计也需要不断创新,注入新的设计思维。室外游憩空间是购物中心吸引客流的重要场所,然而购物中心室外游憩空间面临着缺少互动性、娱乐性、体验性,同时吸引消费者停留的时间也逐渐缩短的问题。本文以此为研究背景,以株洲市购物中心为研究对象,结合本人工作实践现实问题,针对影响购物中心使用的休憩空间这一关键要素展开研究。本文采用使用后评估的方法对其进行研究,通过
水下图像常出现色彩畸变、对比度降低以及能见度下降等现象,影响了水下机器人、水下光缆检查和水下生态系统监控等相关计算机视觉系统的应用。现有的水下图像复原方法存在参数估计难、水下训练数据需求大的问题。针对上述问题,本文结合Retinex理论和深度学习理论,面向复杂水下场景,研究和设计水下图像复原方法。（1）构造了水下衰减模型。使用Retinex方法从水下图像分离出反射率图,设计并训练多尺度特征融合网络
锂离子电池自问世以来虽然取得了巨大进步,但未来要满足大型储能设备及电动汽车等电子产品的应用需求,仍面临着一些技术上的挑战。与普通消费电子产品相比,电动汽车的应用对电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性等性能指标具有更高的要求。使用高容量锂离子电池负极材料是提高能量密度的有效途径之一,石墨负极目前在商业化锂离子电池负极材料中仍占据主导地位,但其理论比容量较低,无法满足未来对发展高能量密度电池的需
当今国际形势复杂多变,提高国防军事实力迫在眉睫;由电磁技术带来的环境问题也日益凸显。因此吸波材料这类能有效减少电磁波危害的特殊材料受到各国重视,研制出能适应当今社会发展要求的高性能吸波材料具有重大意义。钴铁氧体（CoFe2O4）是常见的一种吸波材料,其价格低廉,工艺成熟,但是具有密度大,电阻率高等缺点。本文针对其缺点,综合考虑空心玻璃微珠（HGMs）、碳微球（CMs）和铁-钴合金（Fe-Co）的电
随着现代会展业的发展,国内会展建筑持续建设,范围覆盖至我国二、三线及以下城市,并以中型规模场馆为主流。然而,全国大量展览资源向展览经济发达区域的顶级场馆倾斜,头部效应显著,我国南方非展览发达区域的中型会展建筑普遍存在使用效率低下的现状问题,并普遍寻求空间的弹性经营与使用。因此,有必要对会展建筑常见的弹性使用方式进行深入研究,归纳不同维度的使用弹性需求与相应设计特征,为南方中型会展建筑在激烈市场竞争
随着物联网技术的飞速发展,用户设备可在本地生成大量数据,并利用这些数据使用人工智能技术提取有用信息,进而实现检测、分类和未来事件预测等。然而,考虑到有限的网络带宽和隐私问题,这些数据通常都无法直接上传至远程的服务器来处理。移动边缘计算的出现使得在网络边缘也可以实现本地数据的存储和处理,这是因为边缘节点,如移动设备、网关等通常都具备存储和计算能力。此外,机器学习技术可用来从物联网设备存储的数据中提取
在中国约有2000万公顷耕地土壤被镉污染,给生态系统和人类健康带来威胁。纳米零价铁（nZVI）因其优异的吸附性能和反应活性,对土壤中的重金属如As、Cr、Pb等具有良好的钝化效果,但对镉的修复效果不佳且稳定性较差。而将nZVI进行硫化改性（硫化纳米零价铁）,显著提高了其对水体中的镉的去除容量和稳定性,但利用硫化纳米零价铁（S-nZVI）对镉污染土壤的修复尚未见报道。本文首次将S-nZVI应用于土壤