下肢动脉疾病已成为危害大众健康的重要疾病之一。对于下肢动脉的血流动力学研究由来已久，有学者[使用硅胶玻璃或生物材料制作仿生血管建立血管模型，却不能达到完全的仿真效果，且实验参数也仅限于速度、压力等，无法满足临床要求。近年来，很多学者开始尝试以数字模拟的方法研究下肢动脉血液流体力学，但现有模型大部分均是经过简化处理或利用CAD技术绘制而成]，基于这些模型得到的计算结果无法真实反映下肢动脉的血流动力学特点]；且大部分研究[4]将流体假设为理想流体，流体性质为定常流，偏离了生理实际。本实验尝试采用真实人体血管建模，使用近似血液物理特性

的实验流体，流体性质为脉动流，为人体血流动力学研究提供较准确的模型和模拟方法。

1材料与方法


1.1数据采集

采用GELightSpeed16排螺旋CT，图像工作站，医用高压注射器，高浓度非离子型对比剂碘佛醇100ml。选取1例患者的双侧下肢动脉CTA数据，以其正常股动脉血管为研究对象进行建模，获得520幅二维断层图像，以DICOM格式存储。

1.2建模及有限元分析

1.2.1 MIMICS建模

将DICOM数据导人MIMCS14.0软件中，经图像预处理形成血管轮廓，以不同颜色将血管与其他组织区分。采用手动分割法提取所需

血管,使用自动生成3D功能,经光滑处理得到3D立体模型｡

1.2.2有限元模型建立及流体力学分析

利用AN—SYSworkbench11.0进行有限元的3D模型处理,设置网格边界条件,最后得到网格化的GTM模型｡在CFX中设置边界条件:层流;非弹性管道;脉动流;人口速度为0.56m/s;相对压力为0;管壁与流体间无滑移｡血液流体参数:密度1050kg/m｡,黏度0.0035Pa·S,雷诺数704.40,人口流体速度平均分布｡使用迭代图检验边界条件是否合理｡经过前处理(CFX—Pre)､求解(CFX—Solver)､结果及后处理(CFX—Post),在CFX中进行有限元流体力学计算｡



2结果


2.1实验获得正常血管的三维模型和有限元模型,模型节点总数10747,单元总数为23945｡

2.2实验得出的可视化图形见图1~4｡


①血流流线分布均匀,流速变化不大;

②血液在正常血管中表现为层流,血管中央的血液流速最大,越贴近管壁,流速