液态栓塞剂栓塞脑动静脉畸形的计算流体力学建模与仿真

作     者：张博文 陈曦 张晓龙 丁光宏 葛亮 王盛章 Bowen Zhang;Xi Chen;Xiaolong Zhang;Guanghong Ding;Liang Ge;Shengzhang Wang

作者机构：Institute for biomechanicsDepartment of Aeronautics and AstronauticsFudan UniversityShanghai 200433China Department of RadiologyHuashan HospitalFudan UniversityShanghai 200040China Shanghai Key Laboratory for Acupuncture Mechanism and Acupoint FunctionShanghai 200433China Institute of Biomedical Engineering&TechnologyAcademy of Engineering TechnlogyFudan UniverstyShanghai 200433China 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2024年第40卷第1期

页      面：281-295页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0710[理学-生物学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 081203[工学-计算机应用技术] 080103[工学-流体力学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0835[工学-软件工程] 0703[理学-化学] 0836[工学-生物工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.11872152) 

主　　题：最佳治疗方案 供血动脉 血管内栓塞 脑动静脉畸形 计算流体力学 计算流体动力学 注射过程 血管瘤 

摘      要：大脑动静脉畸形(AVMs)的血管内栓塞通常需要注射液态栓塞剂(LEAs)以减少畸形处的血流.在临床实践中,需要事先仔细规划注射LEAs的供血动脉以及LEAs的剂量.计算流体动力学可以模拟LEAs在畸形团内的注射过程,并在术前评估不同操作的治疗效果.应用多孔介质模型避免了AVMs的几何建模困难,并重现了血管瘤内复杂的血管网络结构.采用多相流模拟了LEAs与血液之间的相互作用.LEAs的黏度由其溶质乙烯-乙醇共聚物(EVOH)的浓度确定.通过求解物质输运方程计算了溶剂二甲基亚矾(DMSO)的扩散过程.通过构建EVOH浓度与黏度之间的关系,模拟了LEAs的凝固过程.LEAs的注射和凝固的数值模拟方法在两个特定患者的AVMs上进行了测试。计算预测了LEAs在畸形团内的流动方向。通过三维染可以很好地可视化注射的LEAs的形态.进行了定量分析,包括供血动脉和引流静脉的流量变化.利用计算流体动力学(CFD)方法可以模拟LEAs栓塞AVMs的过程,以展示不同栓塞手术规划的治疗效果,并确定最佳治疗方案.