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加裝人工支架之特定病患內頸動脈瘤血液動力特性之理論與實驗研究
Thesis

加裝人工支架之特定病患內頸動脈瘤血液動力特性之理論與實驗研究

歐育志
Masters, 國立清華大學, 動力機械工程學系
2008

Abstract

血液動力學 人工支架
根據世界衛生組織及行政院衛生署近期研究報告顯示,在世界及 台灣地區腦血管疾病皆高居十大死因之第二位,其中又以動脈瘤破裂致死占大多數。其中血液動力因子普遍被認為與顱內動脈瘤之形成與破裂有關,然而部分重要的血液動力特性卻難以經由活體量測獲得,且一般體外實驗又因母管及動脈瘤模型過度簡化,再加上人工支架為近年來治療動脈瘤的有效方法之一,而探討人工支架所造成的複雜血液動力學因子卻顯見於文獻。因此本文旨在以影像重建技術、壓力量測及數值模擬探討顱內內頸動脈床突上部之側向瘤(ICA)在不同入口流況及人工支架層數之血液動力特性。入口流況再為加裝人工支架及加裝一層人工支架時有均勻流與完全發展流兩種母管入口參考截面的流況;利用 (Wallstent)人工支架探討一、二及三層(孔隙率 = 80%、60%、40%)之影響。數值方法旨在求解依時性不可壓縮Navier-Stokes方程組,其中時間精度為二階Crank-Nicolson法,空間精度於對流項與擴散項分別採用二階上風法與中央差分法,並搭配SIMPLEC演算法解決壓力與速度耦合問題。計算上, ICA脈動波形脈動流場參數中沃門斯里數(Womersley Number)為4.0,雷諾數變化範圍202~384。計算結果乃透過探討血液動力參數諸如瘤內速度向量場、渦漩結構、流入瘤體流量、瘤壁剪應力、瘤壁剪應力空間梯度、瘤壁剪應力時間梯度、壓力與瘤壁壓力空間梯度分佈等來呈現瘤內血流動力特性及可能對於動脈瘤的生理變化的參數作探討。實驗與數值模擬結果在壓力隨空間與時間的分佈相當一致,此一比較未見於先前文獻報導;其它血液動力因子分析結果顯示加裝一層人工支架時母管較易傾向發生再狹窄,層數超過一層則隨層數增加而愈能降低母管再狹窄的風險;又所歸納出之血液動力因子與人工支架層數關係式亦未見於先前文獻報導,其顯示隨層數增加動脈瘤破裂之危險程度降低與血栓形成機率增加。

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