摘要: 目的：应用计算流体力学的方法，建立脑浅静脉系血流动力学物理模型，探讨脑浅静脉形态特征与脑浅静脉系血流动力学变化间的关系，查明脑静脉血栓形成发生的形态学因素，为脑血管疾病的早期影像学诊断提供依据。方法：利用显微解剖和影像学观测数据，... 展开 目的：应用计算流体力学的方法，建立脑浅静脉系血流动力学物理模型，探讨脑浅静脉形态特征与脑浅静脉系血流动力学变化间的关系，查明脑静脉血栓形成发生的形态学因素，为脑血管疾病的早期影像学诊断提供依据。方法：利用显微解剖和影像学观测数据，应用计算流体力学分析软件Fluent，通过几何建模、划分网格、施加边界条件、求解及后处理5个步骤，建立脑浅静脉系血流动力学物理模型，分析不同模型脑浅静脉系血流状态、壁面剪切力、血流速度等血流动力学参数的差异。结果：1、建立了脑浅静脉注入硬脑膜窦不同角度、不同直径，脑浅静脉经脑膜静脉或流出口狭部注入硬脑膜窦，以及脑浅静脉系不同入口边界条件物理模型，共计5组88个。2、脑浅静脉注入硬脑膜窦不同角度物理模型：①获得了剪切力随注入角度变化曲线，根据此曲线，将物理模型按注入角度的不同分为[10°,60°]、(60°,100°)和[100°,170°]3组。②[10°,60°]组中，注入处下游3.9±1.1mm范围内的硬脑膜窦管腔和注入处上游4.3±4.2mm范围内的脑浅静脉管腔内出现湍流；湍流区的注入处下游硬脑膜窦壁和注入处上游脑浅静脉管壁上剪切力显著降低，分别为0.022±0.001Pa和0.010±0.010Pa(均小于参考值0.040Pa)，后者显著低于前者，最低值距注入处分别为5.1±1.0mm和3.2±4.1mm，后者距注入处较近；硬脑膜窦入口、脑浅静脉入口和硬脑膜窦出口血流速度分别为0.0979±0.0007m/s、0.0699±0.0022m/s和0.1480±0.0002m/s。③(60°，100°)组中，注入处下游1.5±0.7mm范围内的硬脑膜窦管腔内出现湍流，湍流区的注入处下游硬脑膜窦壁上剪切力显著降低，为0.022±0.001Pa，距注入处2.5±0.7mm，与逆行注入相比，湍流区和剪切力降低的范围较小；硬脑膜窦入口、脑浅静脉入口和硬脑膜窦出口血流速度分别为0.0979±0.0002m/s、0.0717±0.0003m/s和0.1483±0.0003m/s。④[100°，170°]中，未见湍流和剪切力的显著降低：硬脑膜窦入口、脑浅静脉入口和硬脑膜窦出口血流速度分别为0.0998±0.0008m/s、0.0713±0.0008m/s和0.1504±0.0013m/s，其中硬脑膜窦入口和出口血流速度明显高于其它两组。3、脑浅静脉注入硬脑膜窦不同直径物理模型：①如脑浅静脉直径<2.0mm，剪切力降低不显著；直径≥2.0mm，脑浅静脉逆行、垂直注入硬脑膜窦时，剪切力显著降低。②逆行注入时，随着脑浅静脉直径的增加，剪切力最低值位置逐渐远离注入处；注入处上游脑浅静脉管壁与注入处下游硬脑膜窦壁上剪切力间差异更加显著。③脑浅静脉直径>4.5mm，垂直注入时的硬脑膜窦出口血流速度较逆行和顺行注入时低，随着直径的增加，差异更加显著。4、脑浅静脉经脑膜静脉注入硬脑膜窦物理模型：①逆行注入时，脑膜静脉改变脑浅静脉血流方向，注入处下游硬脑膜窦壁上剪切力最低值大小无明显变化，但更靠近注入处；脑膜静脉直径为平均值及以下时，注入处上游脑浅静脉管壁上剪切力最低值升至参考值0.040Pa以上。②垂直注入时，脑浅静脉经脑膜静脉注入前后，剪切力最低值均位于参考值以下。⑧顺行注入时，脑浅静脉经脑膜静脉注入后，剪切力最低值降至参考值以下。④逆行、垂直和顺行注入时，随着脑膜静脉直径的增加，脑浅静脉入口血流速度逐渐增大，硬脑膜窦入口血流速度逐渐下降。5、脑浅静脉经流出口狭部注入硬脑膜窦物理模型：①逆行、垂直和顺行注入时，注入处下游硬脑膜窦壁上剪切力最低值均无明显改变。②逆行注入时，流出口狭部直径为均值及以下时，注入处上游脑浅静脉管壁上剪切力最低值升至参考值以上。⑨逆行、垂直和顺行注入时，随着流出口狭部直径的减小，硬脑膜窦出口和脑浅静脉入口血流速度均逐渐下降。6、脑浅静脉系不同入口边界条件物理模型：①硬脑膜窦和脑浅静脉入口压力同时改变(26.7Pa、40.0Pa和60.0Pa)，硬脑膜窦入口压力与脑浅静脉入口压力比为1.0时，脑浅静脉系剪切力最低值无明显改变。②硬脑膜窦入口压力单独改变为60.0Pa，硬脑膜窦入口压力与脑浅静脉入口压力比为1.5时，剪切力最低值升至参考值以上。⑨脑浅静脉入口压力单独改变为26.7Pa，硬脑膜窦入口压力与脑浅静脉入口压力比为1.5时，剪切力最低值升至参考值以上。结论：①成功建立了脑浅静脉系血流动力学物理模型。②脑浅静脉有害形态特征之一为脑浅静脉注入硬脑膜窦角度≤60°、直径≥2.0mm并且未经脑膜静脉或流出口狭部注入，有害形态特征之二为脑浅静脉注入硬脑膜窦角度>60°、直径≥2.0mm并且经脑膜静脉注入。此时，脑浅静脉系局部血管壁面剪切力显著降低，脑静脉血栓形成容易发生。③血栓好发部位位于距注入处10mm范围内的注入处上游脑浅静脉管壁和注入处下游硬脑膜窦壁；相对于硬脑膜窦，血栓更易发生于脑浅静脉管壁。④随着脑浅静脉直径的增大，脑浅静脉系血管壁面剪切力降低更为明显，降低的范围更大，脑静脉血栓形成发生的机率增加，血栓更易发生于注入处上游脑浅静脉管壁。⑤硬脑膜窦入口压力和脑浅静脉入口压力比值增加后，脑静脉血栓形成发生的机率下降。 收起