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| 动脉粥样硬化斑块的破裂是导致急性心脑血管事件的触发因素,而斑块破裂与否则与其内在组织成分和外在受力状态密切相关。本文假定血液为不可压缩的牛顿流体,动脉粥样硬化斑块为表层纤维帽和内部脂质核心构成的双层线弹性体,从流体力学和弹性力学基本理论出发,建立了描述动脉血流及斑块运动的流固耦合模型,并利用Comsol Multiphysics有限元分析软件进行数值求解,研究了不同斑块物质属性、几何尺寸以及血流速度条件下斑块上应力分布,斑块表层纤维帽的内外平均压力差和剪应力的变化规律,为研究斑块破裂的机理提供参考与思路。本文共分四章。第一章为研究背景,主要介绍动脉粥样硬化斑块失稳破裂的研究现状以及Comsol Multiphysics有限元分析软件。第二章研究了简化二维情形下的流固耦合模型,分析了不同条件下动脉粥样硬化斑块纤维帽所受内外表面的压力差以及表面剪应力的变化规律。结果表明：(1)斑块表层纤维帽和内部脂核的物质属性主要影响纤维帽受到的内外压力差和斑块上的应力分布,对纤维帽受到的剪应力影响轻微。当纤维帽和内部脂核的弹性和可压缩性越相近,纤维帽受到的内外压力差越小,且应力较均匀的分布于斑块上。当纤维帽和内部脂核的弹性和可压缩性差异越大,纤维帽内外表面的压力差越大；另外若E1>E2时,应力最值一般分布在纤维帽上,反之,应力最值分布于内部脂核上。而当v1>v2时,应力最值一般分布在内部脂核上,反之,应力最值分布于纤维帽上。(2)斑块的几何构型对纤维帽受到的内外压力差和剪应力都有明显影响。纤维帽厚度的增加,使其自身受到的内外压力差增大,但是纤维帽内外表面之间的压力梯度不变；斑块的厚度和长度比对纤维帽内外压力差和剪应力呈现正相关的基本变化规律,两者的比值越大,即斑块越陡,斑块纤维帽内外表面的平均压力差和剪应力越大。另外斑块的几何构型基本不影响斑块上应力的分布。(3)血管内血液的流速增大,会增大纤维帽的内外压力差和表面剪应力。第三章在前一章的基础上,进一步研究了三维情况下的斑块受力情况,结果表明：斑块的纤维帽和内部脂核的密度、几何构型以及血液流速对纤维帽内外表面的压力差和纤维帽表面的剪应力的影响对二维情况结论一致;与二维情况不同之处在于纤维帽和内部脂核的杨氏模量比和泊松比的比值对纤维帽受到的剪应力也有较明显变化,并且纤维帽剪应力的数值较大,在分析斑块的破裂机理时不能忽略剪应力。第四章为全文的总结。 |
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