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血管狭窄处管壁变形与应力分析
作 者: 刘纯
导 师: 白象忠
学 校: 燕山大学
专 业: 工程力学
关键词: 心血管流体力学 局部狭窄血管 变形 环向应力 支架 局部斑块
分类号: O35
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
心血管流体力学以心血管系统中血液的流动与血管壁的变形作为研究对象,是一门应用于血液循环系统的耦合力学。国内外对这一领域的研究主要为血液在血管内流动的流速及流量,以及血管内流体流动的非线性动力学分析和对血管力学性能的探讨。而大部分研究都没有涉及到狭窄血管管壁的变形与应力分析,以及狭窄处植入支架后血管壁的变形与应力分析。因此,有关动脉局部狭窄的形成、发展、对血液流动的影响方面以及如何正确安放支架的研究是心血管流体力学当前重要的研究课题之一。本文主要应用心血管流体力学基本理论知识,着重求解狭窄血管管壁的变形与环向应力。其研究目的在于为心血管疾病在临床治疗中提供科学的理论依据。根据流体弹性力学基本理论知识,在对血液流动的Navier-Stokes方程与动脉管壁运动方程进行简化的基础上,导出动脉中脉动流的基本方程。通过对这些方程的求解,求出了血液流动速度及脉搏波压力表达式。并详细地讨论了脉搏波在一个心动周期内血管狭窄程度不同时,血管狭窄处植入支架前、后血管壁的变形与环向应力的变化。并用MATLB绘制了一系列的关系曲线。给出了在不同狭窄程度时,安放支架所需的支撑力的计算方法和计算结果。讨论了狭窄处正确安放支架的一些条件和参数。通过研究得知:影响狭窄血管管壁变形和环向应力大小的因素有血管壁的弹性模量、厚度、血管的半径、局部狭窄的程度、局部斑块的硬度等。本文的研究结果可供临床上对狭窄血管植入支架后的变形与受力分析,和支架的正确安放参考,可避免发生堵塞严重或血管钙化时,由于安放支架不当而使发生血管破裂的医疗事故。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-15 1.1 心血管流体力学的国内外研究现状 10-13 1.2 课题主要研究的内容与背景 13-15 1.2.1 本课题所研究问题的背景与意义 13 1.2.2 本文的内容 13-15 第2章 流体力学基本理论 15-21 2.1 流体力学基本方程 15-16 2.2 心血管流体力学基本方程 16-20 2.2.1 牛顿流体与非牛顿流体 16-17 2.2.2 局部狭窄脉动流分析 17-19 2.2.3 动脉一维管流基本方程 19-20 2.3 本章小结 20-21 第3章 弹性力学基本方程及流固耦合方程 21-26 3.1 弹性薄壳非线性理论 21-23 3.2 动脉管壁运动方程及应力表达式 23-24 3.3 流固耦合运动方程 24-25 3.4 本章小结 25-26 第4章 狭窄血管管壁的变形与应力分析 26-38 4.1 问题描述 26 4.2 方程组的建立 26-28 4.2.1 血液流动运动方程 26-27 4.2.2 动脉管壁径向位移 27 4.2.3 耦合方程 27-28 4.2.4 动脉管壁的应力 28 4.3 脉搏波 p 的理论解 28-32 4.4 算例及结果分析 32-35 4.4.1 正常血压状态下血管壁的变形与应力分析 32-34 4.4.2 高血压状态下血管的变形与应力分析 34-35 4.5 狭窄处植入支架后血管壁的变形与应力分析 35-37 4.6 本章小结 37-38 第5章 局部斑块与血管壁材料特性不同时的计算 38-49 5.1 血管壁与血管内局部斑块的径向位移与应力分析 38-41 5.1.1 血管壁的变形与应力分析 38-40 5.1.2 局部斑块的变形与应力分析 40-41 5.2 脉搏波 p 的理论解 41-42 5.3 算例及结果分析 42-46 5.3.1 正常血压状态下血管壁的变形与应力分析 42-44 5.3.2 高血状态下血管壁的变形与应力分析 44-46 5.4 狭窄处植入支架后血管壁的变形与应力分析 46-48 5.4.1 支架所需支撑力的计算 46 5.4.2 植入支架后血管管壁的位移与应力分析 46-48 5.5 本章小结 48-49 结论 49-50 参考文献 50-53 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 53-54 致谢 54-55 作者简介 55
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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学
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