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| 1 | NUMERICAL SIMULATION AND ANALYSIS ON THE HEMODYNAMICS OF AN ELASTIC ANEURYSM显示文摘Intracranial aneurysms are pathological dilatations which endanger people's health. Hemodynamics is thought to be an important factor in the pathogenesis and treatment of aneurysms. To date, the bulk of investigations into hemodynamics have been conducted by making use of mathematically idealized models for rigid aneurysms and associated arteries. However the walls of aneurysms and associated arteries are elastic in vivo. This study shows the differences of the simulation between elastic and rigid wall models. The numerical simulation of elastic aneurysm model is made from a representative Digital Subtraction Angiography (DSA) image and calculated with CFD software to get the wall deformation and the velocity field. Then the results are analyzed. By comparing the simulation results of the two models from their velocity vectors and shear stress distribution, many differences can be noted. The main difference exists in the distribution of velocity magnitude at some sections, with one outlet having obviously off-center distribution for the elastic wall model. The currents of the distribution of wall shear stress along the wall of aneurysm simulated in rigid and elastic wall models were similar. But there were apparent differences between the two models on the values of wall shear stress especially at the neck of aneurysm. The off-center distribution of velocity magnitude affects the distribution of wall shear stress and the exchange of substance through the wall. The analysis demonstrated clearly that the results of 2-D elastic numerical simulation were in good agreement with the clinical and pathological practice. The results of this study play an important role in the formation, growth, rupture and prognosis of an aneurysm on clinic application. | ZHAO Jun-wei YIN Wen-yi DING Guang-hong YANG Xin-jian SHI Wan-chao ZHANG Xiao-long | 2008 | Journal of Hydrodynamics2008，20，2： | 9 |
| 2 | 二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟与分析显示文摘本研究的目的在于探讨血液动力学参数对于动脉瘤形成、生长以及破裂的影响。从医学影像学图像出发,进行二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟。将其结果与刚性动脉瘤结果在速度矢量场和切应力分布上进行对比,发现两者存在较大差异。主要表现在几个截面的速度分布有较大差异,其中一个出口的速度分布明显偏心,这将影响壁面的应力分布以及管壁物质交换。弹性和刚性模拟沿瘤壁的壁面切应力分布曲线走势基本相似,所不同的是两者的切应力数值特别是在瘤颈附近存在较大差异。通过分析阐明弹性壁模型更加符合临床与病理生理实际。研究结果对于分析动脉瘤形成、生长破裂以及预后有重要的临床应用价值。 | 赵军伟 殷文义 丁光宏 杨新建 史万超 张晓龙 | 2007 | 中国生物医学工程学报2007，26，5： | 8 |
| 3 | 急性无氧功率自行车运动对颈总动脉弹性模量和局部血液动力学的影响显示文摘目的研究急性无氧功率自行车运动对不同性别人体颈总动脉弹性模量和局部血液动力学的影响。方法以9名男性和8名女性20~30岁年龄段的健康志愿者作为研究对象,使用无氧功率自行车持续进行4组相同强度的急性运动训练。应用彩色超声多普勒分别检测静息状态及每组运动训练后的颈总动脉管径波形、轴心流速波形,用电子自动血压计同步检测心率和血压大小。运用经典血液动力学理论对检测数据进行分析,计算颈总动脉的弹性模量和局部血液动力学参数,包括压力-应变弹性模量、流量率、周向应变、壁面切应力和振荡剪切指数。结果运动后心率增加;随着运动的积累,颈总动脉弹性模量呈增加趋势;一个心动周期内轴心血流速度和流量率最大值与平均值上升,流速和流量率最小值下降;收缩压和平均压增高,舒张压无明显改变;周向应变无明显改变;切应力最大值有明显增加的趋势,切应力最小值下降趋势明显;振荡剪切指数也有增大的趋势。结论急性无氧功率自行车运动可增加20~30岁年龄段不同性别志愿者的颈总动脉弹性模量,并对颈总动脉局部血液运动学和动力学功能参数产生明显的影响。本文结果将为无氧运动调控脑血管功能提供有用的血液动力学信息。 | 朱勇 侯杰 刘波 朱亚冰 邱天爽 覃开蓉 | 2013 | 医用生物力学2013，28，4： | 7 |
| 4 | The effect of aneurismal-wall mechanical properties on patient-specific hemodynamic simulations:two clinical case reports显示文摘Hemodynamic factors such as the wall shearstress play an important role in the pathogenesis and treatmentof cerebral aneurysms. In present study, we apply computationalfluid-structure interaction analyses on cerebralaneurysms with two different constitutive relations for aneur-ismalwall in order to investigate the effect of the aneur-ismal wall mechanical properties on the simulation results.We carry out these analyses by using two patient-specificmodels of cerebral aneurysms of different sizes located indifferent branches of the circle of Willis. The models areconstructed from 3D rotational angiography image data andblood flow dynamics is studied under physiologically representativewaveform of inflow. From the patient models analyzedin this investigation, we find that the deformations ofcerebral aneurysms are very small. But due to the nonlinearcharacter of the Navier-Stokes equations, these smalldeformations could have significant influences on the flowcharacteristics. In addition, we find that the aneurismal-wallmechanical properties have great effects on the deformationdistribution of the aneurysm, which also affects the wall shearstress distribution and flow patterns. Therefore, how to define a proper constitutive relation for aneurismal wall should beconsidered carefully in the hemodynamic simulation. | Jialiang Chen Shengzhang Wang Guanghong Ding Xinjian Yang Haiyun Li | 2009 | Acta Mechanica Sinica2009，25，5： | 7 |
| 5 | 急性上肢哑铃训练对颈总动脉硬度和血液动力学的影响显示文摘抗阻力训练对于动脉硬度的影响存在着相互矛盾的结果。为研究不同负荷的急性上肢哑铃训练对颈总动脉硬度和血液动力学的影响,选择10名健康男性志愿者,年龄(21±2)岁,分别进行5 kg和7 kg负荷的哑铃上肢曲臂训练各50次,两种负荷中间休息30 min。用彩色超声多普勒记录静息状态及不同哑铃负荷训练后颈总动脉的管径和轴心流速波形,用电子自动血压计同步测量心率和肱动脉血压。基于检测的实验数据,用经典血液动力学理论对颈总动脉硬度、压力-应变弹性模量以及相关血液动力学参数进行分析和计算。结果表明,受试者经过急性上肢哑铃训练后,心率、最大轴心流速、收缩压和最大壁面切应力等血液动力学参数明显增大,而颈总动脉管径、平均流量率、平均血压等参数没有明显变化。此外,在经过5 kg哑铃训练后,最大流量率和平均轴心流速显著增加,最小轴心流速显著减小,颈总动脉硬度、压力-应变弹性模量、舒张压、最小壁面切应力和振荡剪切指数无明显变化;而7 kg哑铃训练后,颈总动脉硬度、压力-应变弹性模量、振荡剪切指数明显增加,舒张压、最小壁面切应力显著降低,平均轴心流速和轴心流速最小值无明显变化。上肢急性哑铃训练会明显改变部分血液动力学参数,在高负荷训练时会急性增加颈总动脉的硬度。 | 申华 刘海斌 侯杰 覃开蓉 | 2014 | 中国生物医学工程学报2014，31，3： | 7 |
| 6 | 间歇式无氧功率自行车训练对颈总动脉血液动力学的影响显示文摘为研究间歇式无氧功率自行车运动对人体颈总动脉血液动力学的影响,选取10名20~30年龄段的健康男性志愿者作为研究对象,使用无氧功率自行车进行一组间歇式等强度的无氧运动训练.应用彩色超声多普勒技术分别检测静息状态及运动训练后的颈总动脉管径波形和轴心流速波形,并用电子自动血压计同步检测肱动脉收缩压和舒张压大小.基于检测的实验数据,运用Womersley理论进行血液动力学分析,计算颈总动脉的血液动力学参数,包括动脉硬度、流量率、周向应变、壁面切应力和振荡剪切指数等.对检测结果和计算出的相关动力学参数进行统计分析处理,分析结果显示:运动后心率显著增加;动脉硬度显著增加,管径显著减小;一个心动周期内轴心血流速度和流量率的最大值与平均值上升,流速和流量率的最小值下降;收缩压、舒张压和平均压显著性增高,周向应变显著增加;切应力最大值明显增加,切应力最小值下降;振荡剪切指数显著增大.这些结果表明,间歇式无氧功率自行车训练对颈总动脉血液动力学特征产生明显的影响,并能急性地降低颈总动脉的弹性特性. | 侯杰 申华 刘睿 覃开蓉 | 2013 | 复旦学报(自然科学版)2013，52，5： | 5 |
| 7 | 颅内动脉瘤夹闭手术的血流动力学数值分析显示文摘本文利用计算流体力学(CFD)方法对颅内动脉瘤夹闭手术前后血液流场进行三维数值模拟,根据血流动力学对手术方案的可行性进行预估。采用逆向工程软件Mimics对临床CT图像进行三维数字化重构,结合相关脉动血流量,模拟心动周期不同时刻的血流动力学细节。通过计算得到了模型手术前后在心动周期不同时刻的速度场、壁面剪切应力场、压力场的分布特征,对比分析手术前后分叉处的血流速度、壁面剪切应力、壁面压力变化,结果显示术后的血流速度与壁面剪切力显著提高,而壁面压强则明显降低。 | 邱晓宁 费智敏 王炜哲 曹兆敏 | 2012 | 生物医学工程学杂志2012，29，1： | 5 |
| 8 | 利用硅胶管流动腔系统模拟动脉脉动血流切应力和周向应力环境显示文摘目的选择硅胶管流动腔的前、后负荷,模拟生理脉动流条件下动脉内皮细胞所承受的切应力和周向应力环境。方法利用在体脉动血流切应力和周向应力波形,在求得硅胶管流动腔几何和力学特性的情况下,反向求解硅胶管流动腔内径、压力和流量波形;根据所求得的压力和流量波形,确定出硅胶管流动腔的后负荷(即输入阻抗)条件;利用冯忠刚等提出的三弹性腔九元件集中参数模型模拟该后负荷,并求出各元件参数。结果三弹性腔九元件集中参数模型模拟出的输入阻抗模和幅角与目标输入阻抗模和幅角能较好的吻合。结论该方法为选择合适的硅胶管流动腔前、后负荷,构建能较真实再现动脉脉动血流切应力和周向应力环境的硅胶管流动腔系统提供了一定的理论依据。 | 胡徐趣 覃开蓉 吴昊 姜宗来 | 2006 | 医用生物力学2006，21，2： | 3 |
| 9 | 急性中等强度有氧运动对久坐人群颈总动脉硬度与血液动力学的影响显示文摘该文为研究急性中等强度有氧运动对久坐人群颈总动脉硬度和血液动力学的影响,招募12名没有运动习惯的男性志愿者作为实验对象,使用功率自行车进行30 min中等强度有氧运动干预。应用彩色超声多普勒技术测量静息状态和运动干预后3 min,15 min和30 min的颈总动脉管径和轴心血流速度波形,并使用电子血压计同步检测肱动脉血压值。基于测量的实验数据,采用Womersley理论进行血液动力学建模,计算颈总动脉血液动力学参数,包括:动脉硬度、血流量率、外周阻力、周向应变、壁面切应力和振荡剪切指数。结果表明,急性中等强度有氧运动没有显著地改变颈总动脉硬度,但明显降低颈总动脉外周阻力;运动干预后心率增加,颈总动脉平均血流量率增加和颈总动脉平均管径变小;运动干预使血压升高,周向应变增大。颈总动脉壁面切应力振荡幅度显著增加,表现为运动后振荡剪切指数持续增加。此结果为进一步深入研究长期有氧运动改善动脉弹性的血液动力学机制提供了一定的基础。 | 刘海斌 覃开蓉 元文学 王艳霞 王剑 | 2015 | 水动力学研究与进展(A辑)2015，30，6： | 3 |
| 10 | 有氧运动对肥胖青少年颈总动脉血液动力学指标的影响显示文摘研究有氧运动干预对肥胖青少年颈总动脉血液动力学指标的影响。对40名18~19岁单纯性肥胖青少年进行随机分组。实验组(20人)进行12周有氧运动干预,对照组(20人)进行运动营养与健康讲座,无任何运动干预。实验前、后采用彩色超声多普勒测试仪采集受试者颈总动脉直径波形和轴心血流速度,运用MATLABR2011b进行编程,计算干预前后实验组和对照组的血液动力学指标。经过12周运动干预,两组相比,实验组收缩压(P <0. 05)、心率(P <0. 05)、动态阻力(P <0. 01)、振荡剪切指数(P <0. 05)显著降低;血流量率(P <0. 01)显著增高,且具有统计学意义;动脉管径和舒张压的变化不具有统计学意义(P> 0. 05)。说明12周有氧运动能够有效降低肥胖青少年的血压、心率,提高肥胖青少年的身体机能;且能够有效改善其血流量率、外周阻力、振荡剪切指数等血液动力学指标;但不能显著改善肥胖青少年颈总动脉管径。 | 时文霞 刘海斌 曾玉冰 曹玲 | 2019 | 科学技术与工程2019，19，14： | 3 |
| 11 | 肝前型门静脉高压兔门脉系统血管应力的研究显示文摘门脉高压症是肝硬化常见的病理生理改变。本研究采用两步门静脉结扎法制备门脉高压症(PHT)兔模型;检测不同时间点门静脉及小肠系膜曲张静脉的直径,不同程度曲张静脉及门静脉主干的血流动力学和应力(压力、剪应力和周向应力)大小。随着小肠系膜曲张静脉直径的增大,PHT兔门脉与小肠系膜静脉压力显著增加,剪应力减小,周向应力增大;两部位间应力(压力、剪应力和周向应力)呈直线正相关。研究表明,门脉高压时门脉系统处于低剪应力与高周向应力状态,这可能是门脉高压症并发症发生的力学基础。 | 张宗棨 汤松伟 朱樑 吴国强 姜宗来 施斌 | 2008 | 生物医学工程学杂志2008，25，6： | 3 |
| 12 | 健步走对肥胖大学生体成分和血流动力学指标的影响显示文摘目的:探讨健步走运动后肥胖大学生体成分和颈总动脉血流动力学的变化,为肥胖青少年制定减肥降脂和增强血管健康的运动处方提供科学依据。方法:以60名肥胖男大学生为研究对象,随机分组,实验组进行12周健步走运动干预,对照组无任何干预。采用体成分测试仪和彩色超声多普勒测试仪分别检测分析受试者干预前后体成分和颈总动脉血流动力学指标。结果:干预后与对照组相比,实验组体成分各指标无显著性变化(P>0.05);收缩压(P<0.01)和外周阻力(P<0.05)显著性降低;血流速度(P<0.01)和壁面剪切应力(P<0.01)显著性升高;动脉僵硬度无显著性差异(P>0.05)。结论:12周健步走运动能够有效改善肥胖大学生的血流内循环影响因子,但对体成分和颈总动脉僵硬度的影响较小。 | 曹玲 时文霞 刘海斌 曾玉冰 | 2020 | 水动力学研究与进展(A辑)2020，35，5： | 2 |
| 13 | 体外内皮细胞培养装置的研制与实验研究显示文摘目的研制一种创新性的体外内皮细胞培养装置,即基于血液动力学环境的血管内皮细胞体外培养装置,介绍内皮细胞体外培养装置的研制与实验研究。方法运用血液动力学理论与方法,在课题组现有研究基础上设计并研制内皮细胞体外动态培养系统,其流动环境中切应力、正应力和张应力同时存在。并从装置的研制背景、结构与组成、设计原理、理论基础以及实验研究5个方面详细描述该装置的研制和实验研究。结果装置能够准确模拟正常生理水平下内皮细胞所处的力学环境,实现切应力、正应力、张应力分别在0~12 Pa、0~15.96 k Pa、0~0.5 MPa范围内的精确调控。结论装置能提供一个更接近人体生理条件的血液动力学环境,为深入探索血管内膜损伤机制提供更理想的实验环境和手段。 | 刘雨佳 丁皓 张迎 施春迅 聂智超 刘浩宇 陈泽华 | 2019 | 医用生物力学2019，34，5： | 2 |
| 14 | 自发性高血压大鼠颈总动脉的平均壁面切应力和周向应力显示文摘目的确定自发性高血压大鼠(SHR)颈总动脉的平均壁面切应力(WSS)和周向应力(CS),并与同龄正常血压大鼠(WKY)相对比,观察SHR和WKY大鼠颈总动脉平均WSS和CS的特征。方法选取12周龄SHR作为动物模型,同龄WKY为对照组;通过在体测定颈总动脉的平均血流量与平均血压,离体测量颈总动脉的无载荷状态形态学数据,以及在体轴向伸长比条件下颈总动脉段的压力(p)-容积(V)关系,确定颈总动脉平均WSS和CS;同时比较SHR和WKY颈总动脉的平均血压和血流量、无载荷和载荷状态几何尺寸以及平均WSS和CS的特征。结果与正常血压的WKY组相比,SHR组颈总动脉血压明显增高、流量明显降低;无载荷和载荷状态下SHR组动脉的内外半径均增大,载荷状态下SHR组动脉壁厚减小;SHR颈总动脉平均WSS明显降低,而CS明显增高。结论高血压和低流量引起了SHR颈总动脉重建;低WSS和高CS是SHR颈总动脉血液动力学参数的重要特征;WSS和CS的协同作用可能是反映动脉重建的敏感指标之一。 | 章晓升 覃开蓉 沈宝荣 刘波 齐颖新 严志强 姜宗来 | 2006 | 医用生物力学2006，21，4： | 1 |
| 15 | 血管张应力体外加载装置的研制显示文摘背景:国内外已经研制出多种体外细胞张应力加载装置,主要拉伸方法有矩形基底拉伸法、圆形基底变形法和4点弯曲梁加载法3种,其中圆形基底变形法虽能够很好的反映体内如肺泡的扩张、血管的脉动等真实情况,但该种加载过程中膜的应变是辐射对称的;4点弯曲梁加载法能够提供的应变范围很小,加载时间有限,应变调节比较困难。目的:采用矩形基底拉伸法研制血管张应力体外加载装置。方法:采用机电一体化设计研制血管张应力体外加载装置,由电源模块、控制模块、传动模块和数据采集模块4个部分组成,以硅胶片为基底材料,通过对电机旋转角度和转动速度的高精度控制,实现对硅胶膜片上的拉伸控制。结果与结论:通过测试和试验,该装置可以满足试验所需的参数范围,能够在体外模拟出人体张应力环境,初步认为该张应力加载装置的研制是成功的,实现了:1装置有两种工作模式:应力模式和应变模式,解决了基底加载装置的硅胶片材还没有实现标准化的问题。2能实现张应力在0-5×105 Pa范围内的调节。3能实现张应变在0-40%范围内的调节。4能实现0-80次/min的拉伸频率的变化,并能控制拉伸时间。 | 雷亚楠 丁皓 兰海莲 杨乾 刘志琳 | 2015 | 中国组织工程研究2015，19，38： | 1 |
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