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Numerical Simulation of Intracranial Saccular Aneurysm Treated with Stent with Triangular Wire Cross-Section

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Chinese Journal of Biomedical Engineering(English Edition) 2012年第2期21卷 52-59页

作者： ZENG Kun qiao ai-ke College of Life Science and Bio-engineering Beijing University of Technology Beijing 100083 China

The flow resistance of stent with different shapes of wire cross-section can be considered as a factor that influences the condition of inflow and outflow through the stent wire. Different from the traditional stents, a novel stent with triangular wire cross-section was proposed, and numerical simulations were performed to compare the hemodynamic effect of the novel stent with that of traditional ones. Three constructed aneurysm models were treated with a different kin^l of stent separately, including one with bare circular wire cross-section stent （named CM）, one with bare rectangular wire cross-section stent （named RM）, one with bare triangular cross-section stent （named TM）. An unstented aneurysm model was also constructed to serve as a control （named UM）. Numerical simulations of the fluid-structure interaction in these four models were performed under the same boundary conditions using finite element method. The simulation results demonstrated the resistance of the novel stent is lower than RM stent, but higher than that of CM stent. TM stent attributes a higher velocity decreasing and a longer turnover time compared with CM stent. The distribution of wall shear stress indicated the possibility of aneurysm development along the distal wall was higher than the proximal wall, and the top of aneurysm was in the highest risk of rupture.

关键词： endovascular stent aneurysm hemodynarnics flow resistance

三种截面支架对动脉瘤血流动力学影响的比较研究

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医用生物力学 2012年第2期27卷 220-226页

作者：曾堃乔爱科北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

目的提出不同于传统支架的三角形网丝截面支架,并对其进行数值模拟,比较圆形、矩形、三角形截面支架在动脉瘤内的血流动力学效果。方法构建3个有支架植入的动脉瘤模型,分别为圆形(CM型)、矩形(RM型)和三角形(TM型)截面支架模型,并与1个... 详细信息

目的提出不同于传统支架的三角形网丝截面支架,并对其进行数值模拟,比较圆形、矩形、三角形截面支架在动脉瘤内的血流动力学效果。方法构建3个有支架植入的动脉瘤模型,分别为圆形(CM型)、矩形(RM型)和三角形(TM型)截面支架模型,并与1个无支架的动脉瘤模型(UM型)对照。在相同的边界条件下,利用有限单元法对4个模型进行流固耦合数值模拟。结果 RM型比TM型和CM型的速度更低、流阻更高、流转时间更长,所以矩形、三角形、圆形截面支架血液流动的影响效果依次降低。在削弱壁面切应力大小、降低壁面切应力波动性方面,RM型比TM型和CM型更加显著,但CM型和TM型的壁面升压低于RM型。壁面应力分布和变形结果表明动脉瘤沿远侧壁生长的可能性大于近侧壁,瘤顶破裂的风险最大。结论 3种截面支架展示了不同的血流动力学,这些结果为血管内支架的结构设计和优化提供了有意义的参考依据。

关键词：血管内支架动脉瘤血流动力学流动阻力切应力数值模拟

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优化设计颅内动脉瘤用梯形截面支架底边长度

医用生物力学 2012年第3期27卷 294-298页

作者：张赟乔爱科北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

目的为降低梯形截面丝支架植入颅内囊状动脉瘤后瘤腔破裂的风险,对支架丝截面底边长度进行优化设计。方法构建38种不同底边长度的梯形截面支架及其植入动脉瘤后的有限元模型,利用流固耦合数值模拟计算得到38组最大瘤腔壁面压力梯度值,... 详细信息

目的为降低梯形截面丝支架植入颅内囊状动脉瘤后瘤腔破裂的风险,对支架丝截面底边长度进行优化设计。方法构建38种不同底边长度的梯形截面支架及其植入动脉瘤后的有限元模型,利用流固耦合数值模拟计算得到38组最大瘤腔壁面压力梯度值,并应用广义回归神经网络及遗传算法对梯形截面底边长度进行优化,使植入支架后最大瘤腔壁面压力梯度降到最低。结果优化结果显示,相对传统矩形截面支架,优化后支架将最大瘤腔壁面压力梯度降低了7.86%。结论广义回归神经网络与遗传算法结合可以很好地解决支架优化方面的问题。

关键词：支架广义回归神经网络遗传算法压力梯度有限元分析数值模拟

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基于子图像的生物芯片质量检测算法

北京工业大学学报 2008年第1期34卷 26-30页

作者：乔爱科马章军北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100022

为了提高生物芯片质量检测的效率,针对待检测生物芯片的电极线性阵列分布的特征,提出了生物芯片的自动检测方法:首先将图像分割成子图像,其次是将子图像分割成子模式,最后对各子模式采用非参考比较法进行检测.实践证明了该方法的有效性... 详细信息

为了提高生物芯片质量检测的效率,针对待检测生物芯片的电极线性阵列分布的特征,提出了生物芯片的自动检测方法:首先将图像分割成子图像,其次是将子图像分割成子模式,最后对各子模式采用非参考比较法进行检测.实践证明了该方法的有效性,可以提高检测的速度和准确性.

关键词：生物芯片检测子图像非参考比较法

中老年人群血液黏度的有创检测及其影响因素分析

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医用生物力学 2014年第6期29卷 554-559页

作者：吴萍乔爱科北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

目的检测心血管疾病高发的中老年人群的血液黏度值,并找出具有统计学意义的血液黏度影响因素及拟合经验公式.方法采集被测者静脉血液和生理病理信息,利用LG-R-80系列旋转黏度计检测血液黏度,通过SPSS软件分析具有统计学意义的血液黏... 详细信息

目的检测心血管疾病高发的中老年人群的血液黏度值,并找出具有统计学意义的血液黏度影响因素及拟合经验公式.方法采集被测者静脉血液和生理病理信息,利用LG-R-80系列旋转黏度计检测血液黏度,通过SPSS软件分析具有统计学意义的血液黏度影响因素并拟合经验公式.结果血液黏度随年龄、体重指数BMI的增加而增加,男性60岁达峰值5.35 mPa ·s,女性50岁达峰值4.45 mPa·s,此后变化趋于平稳,不再升高;各年龄段内男性血液黏度值均明显高于女性,其差值范围在0.28 ～0.90 mPa·s内;高血压患病者伴有明显的血液黏度值增加,且其与对照组的黏度值差异具有统计学意义（P＜0.1）.结论心血管疾病高发年龄段人群血液黏度值分布具有一定的规律性,研究所得到的不同影响因素与血液黏度关系的经验公式,对于探讨不同生理条件下血液黏度变化、不同黏度值对一些心血管疾病的影响程度以及进一步研究血液黏度的无创检测提供有意义的参考依据.

关键词：血液黏度有创检测血液流变学心血管疾病

搭桥术治疗DeBakey Ⅲ型主动脉夹层的流固耦合数值模拟

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医用生物力学 2012年第4期27卷 386-391页

作者：初博乔爱科北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

目的研究旁路搭桥转流术治疗DeBakey Ⅲ型主动脉夹层的力学机理,并探讨该术式的有效手术方案。方法构建升-腹搭桥和锁-腹搭桥前后通腔型式和盲腔型式的DeBakey Ⅲ型主动脉夹层个性化模型,利用计算流体力学的方法,在生理流动条件下进行... 详细信息

目的研究旁路搭桥转流术治疗DeBakey Ⅲ型主动脉夹层的力学机理,并探讨该术式的有效手术方案。方法构建升-腹搭桥和锁-腹搭桥前后通腔型式和盲腔型式的DeBakey Ⅲ型主动脉夹层个性化模型,利用计算流体力学的方法,在生理流动条件下进行流固耦合数值模拟。结果搭桥后假腔的血液流动速度、压力和血管壁位移分别平均下降38.86%、15.347 kPa和39.46%。结论搭桥手术是一种在特定情况下治疗DeBakey Ⅲ型主动脉夹层的有效手术方式,具有很好的临床应用前景。

关键词：主动脉夹层旁路搭桥术数值模拟压力血流动力学计算流体力学

颈动脉易损斑块的生物力学机制和破裂风险评价指标

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医用生物力学 2016年第1期31卷 89-94页

作者：金龙乔爱科首都医科大学附属北京友谊医院影像科北京100050 北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

颈动脉粥样硬化斑块的破裂和继发血栓形成是导致缺血性脑中风的最主要原因。颈动脉斑块局部的生物力学状况及形态、成分和生物学活性均与颈动脉斑块的破裂风险密切相关。综述和分析颈动脉狭窄斑块生物力学的研究方法、颈动脉狭窄易损斑... 详细信息

颈动脉粥样硬化斑块的破裂和继发血栓形成是导致缺血性脑中风的最主要原因。颈动脉斑块局部的生物力学状况及形态、成分和生物学活性均与颈动脉斑块的破裂风险密切相关。综述和分析颈动脉狭窄斑块生物力学的研究方法、颈动脉狭窄易损斑块破裂风险及临床治疗决策、颈动脉易损斑块的动物模型及实验、颈动脉斑块成分和生物学活性等方面的研究进展和存在问题,并就有关颈动脉易损斑块的生物力学机制和破裂风险评价指标的研究前景进行展望,希望为确定合理的颈动脉狭窄治疗适应证提供必要的理论依据。

关键词：颈动脉动脉粥样硬化易损斑块血流动力学有限元分析

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计算流体力学在脑动脉瘤诊治中的应用

医用生物力学 2016年第5期31卷 461-466页

作者：戴璇乔爱科武汉大学中南医院神经外科武汉430071 北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124

近年来,计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)被广泛应用于脑动脉瘤的基础和临床研究中,其研究方向涉及:1动脉瘤的形成、生长机制和动脉瘤破裂的血流动力学危险因素,2通过建立患者个性化模型,评估弹簧圈和支架置入后动脉瘤... 详细信息

近年来,计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)被广泛应用于脑动脉瘤的基础和临床研究中,其研究方向涉及:1动脉瘤的形成、生长机制和动脉瘤破裂的血流动力学危险因素,2通过建立患者个性化模型,评估弹簧圈和支架置入后动脉瘤内流场的变化,评价血管内治疗的效果。从计算流体力学模型的建立、评估动脉瘤破裂风险的形态和血流动力学参数以及血流动力学参数评估动脉瘤治疗的手术效果3个方面详细阐述近年来在脑动脉瘤的诊治中血流动力学研究的进展。

关键词：脑动脉瘤血流动力学计算流体力学破裂风险支架

面向医学应用的血流动力学数值模拟(Ⅰ)：动脉中的血流

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北京工业大学学报 2008年第2期34卷 189-196页

作者：乔爱科刘有军北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100022

针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,... 详细信息

针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用,而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素.

关键词：心血管系统心血管手术血流动力学计算流体力学