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內(nèi)容簡介

　　心腦血管疾病是當(dāng)前導(dǎo)致人類死亡最多的疾病。外科治療和介入治療是心腦血管疾病治療最主要和最有效的方式。在治療過程中需要使用各種植介入器械，包括血管支架、人工心臟瓣膜、心室輔助泵等。計算機(jī)建模仿真可用于定量評價植介入器械治療后的效果，也可以用于手術(shù)規(guī)劃，因此有著非常廣泛的應(yīng)用。本書主要介紹編織型支架、覆膜支架、人工心臟瓣膜、軸流式血泵等器械的計算機(jī)建模仿真方法以及在器械研發(fā)和手術(shù)規(guī)劃中的應(yīng)用。本書共5章。第1章是基礎(chǔ)知識簡介，介紹與心腦血管植介入器械建模仿真相關(guān)的各種基礎(chǔ)知識，包括心腦血管系統(tǒng)最常見的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、計算機(jī)建模技術(shù)以及數(shù)值仿真方法。第2章是編織型支架建模仿真與應(yīng)用，介紹常用于顱內(nèi)動脈瘤介入治療的編織型支架的有限元建模和仿真方法，并以此為基礎(chǔ)研究血流導(dǎo)向裝置在治療顱內(nèi)動脈瘤時“推密”手法對其血液動力學(xué)特性的影響等。第3章是覆膜支架建模仿真與應(yīng)用，介紹常用于主動脈夾層和主動脈瘤介入治療的覆膜支架的有限元建模和仿真方法，并以此為基礎(chǔ)定量研究覆膜支架植入后引起的支架源性破口的生物力學(xué)機(jī)制。第4章是人工心臟瓣膜建模仿真與應(yīng)用，建立基于有限元仿真的虛擬手術(shù)方法和基于浸沒邊界法的心臟瓣膜流固耦合數(shù)值仿真方法，并以此為基礎(chǔ)研究心包膠原纖維排列方向?qū)ψ泽w心瓣對主動脈瓣修復(fù)術(shù)的影響。第5章是心室輔助泵建模仿真與應(yīng)用，介紹通過虛擬手術(shù)將一種軸流血泵植入TCPC的下腔動脈，利用計算流體力學(xué)仿真研究軸流血泵植入后的壓力流量輸出特性以及溶血風(fēng)險和血栓形成風(fēng)險。

作者簡介

　　王盛章，復(fù)旦大學(xué)航空航天系/工程與應(yīng)用技術(shù)研究院教授、博士生導(dǎo)師，復(fù)旦大學(xué)生物力學(xué)研究所所長。1999年和2002年分別從復(fù)旦大學(xué)理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)獲得學(xué)士和碩士學(xué)位，2006年從日本北海道大學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)獲得博士學(xué)位，并曾在日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所從事博士后研究工作。主要研究方向是心腦血管疾病的生物力學(xué)研究及植介入醫(yī)療器械研發(fā)。曾發(fā)表80多篇期刊論文，刊登在Stroke、AJNR、JVS、JEVT等國際知名期刊。主持4項國家自然科學(xué)基金、2項上海市自然科學(xué)基金項目。曾參與國內(nèi)首個顱內(nèi)動脈瘤血流導(dǎo)向裝置Tubridge的開發(fā)。現(xiàn)任中國醫(yī)師協(xié)會介入醫(yī)師分會介入醫(yī)學(xué)工程與生物技術(shù)專業(yè)委員會委員、中國生物材料學(xué)會材料生物力學(xué)分會委員、上海市醫(yī)學(xué)會數(shù)字醫(yī)學(xué)分會委員、上海市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會生物力學(xué)專委會委員兼秘書長。曾出版《力學(xué)與現(xiàn)代生活（第二版）》和《力學(xué)與人類生活》等教材。

圖書目錄

第1章基礎(chǔ)知識簡介
1.1 醫(yī)學(xué)成像技術(shù)_1
1.1.1 數(shù)字減影血管造影_1
1.1.2 計算機(jī)斷層成像_3
1.1.3 磁共振成像_3
1.1.4 超聲成像_7
1.2 計算機(jī)建模技術(shù)_8
1.2.1 基于醫(yī)學(xué)影像的幾何建模_8
1.2.2 基于CAD的幾何建模_12
1.2.3 計算模型的網(wǎng)格前處理_19
1.3 數(shù)值仿真方法_22
1.3.1 計算固體力學(xué)方法_23
1.3.2 計算流體力學(xué)方法_24
1.3.3 流固耦合仿真方法_27
參考文獻(xiàn)_30
第2章編織型支架建模仿真與應(yīng)用
2.1 背景介紹_31
2.1.1 腦動脈瘤病理_31
2.1.2 腦動脈瘤手術(shù)治療及臨床問題_32
2.2 模型構(gòu)建與數(shù)值仿真方法_33
2.2.1 血管模型構(gòu)建_33
2.2.2 支架模型構(gòu)建_34
2.2.3 支架材料屬性_38
2.2.4 有限元仿真模型的臺架試驗驗證_38
2.3 有限元仿真_40
2.3.1 支架在患者血管中釋放過程的有限元模擬_40
2.3.2 支架的快速有限元釋放_43
2.4 血流導(dǎo)向裝置治療腦動脈瘤的血液動力學(xué)分析_46
2.4.1 動脈瘤和載瘤動脈的理想化模型_46
2.4.2 理想化血管動脈瘤模型中的Tubridge支架植入_47
2.4.3 血流導(dǎo)向裝置植入后的計算流體力學(xué)仿真_51
2.4.4 Tubridge支架植入血管動脈瘤模型的血液動力學(xué)分析_53
2.5 總結(jié)與展望_57
參考文獻(xiàn) 59
第3章覆膜支架建模仿真與應(yīng)用
3.1 背景介紹_61
3.1.1 主動脈夾層病理_61
3.1.2 主動脈夾層手術(shù)治療及臨床問題_62
3.2 模型構(gòu)建與數(shù)值仿真方法_64
3.2.1 主動脈夾層幾何模型構(gòu)建_64
3.2.2 支架實體模型構(gòu)建_65
3.2.3 輸送工具模型構(gòu)建_66
3.2.4 計算網(wǎng)格劃分_66
3.2.5 材料屬性和邊界條件的設(shè)定_67
3.2.6 有限元仿真_68
3.3 支架植入主動脈弓不同位置的研究_69
3.4 不同款型支架比較_71
3.5 徑向支撐力與彈性回直力的比較研究_73
3.5.1 徑向支撐力分析_74
3.5.2 徑向支撐力與彈性回直力的對比_76
3.6 動物試驗研究_77
3.6.1 動物試驗和組織病理學(xué)檢查方案_78
3.6.2 有限元仿真方案_78
3.6.3 試驗和仿真結(jié)果對比分析_80
3.7 總結(jié)與展望_81
參考文獻(xiàn)_82
第4章人工心臟瓣膜建模仿真與應(yīng)用
4.1 背景介紹_84
4.1.1 心臟和心臟瓣膜結(jié)構(gòu)_85
4.1.2 主動脈瓣疾病的診斷和治療_85
4.2 計算機(jī)輔助設(shè)計與數(shù)值仿真方法_90
4.2.1 心臟瓣膜的計算機(jī)輔助設(shè)計_91
4.2.2 瓣膜和周圍組織材料屬性_91
4.2.3 生物瓣假體的計算機(jī)仿真_95
4.3 心包纖維排列方向?qū)ψ泽w心包主動脈瓣修復(fù)術(shù)的影響_97
4.3.1 個體化主動脈瓣幾何重建_98
4.3.2 主動脈瓣流固耦合模型構(gòu)建_102
4.3.3 個體化主動脈瓣流固耦合模型驗證_109
4.3.4 瓣膜假體膠原纖維排列方向?qū)ρ簞恿W(xué)特性的影響_111
4.3.5 瓣葉運動學(xué)形態(tài)_111
4.4 研究方法和結(jié)果的分析與討論_117
4.5 總結(jié)與展望_120參考文獻(xiàn) 120
第5章心室輔助泵建模仿真與應(yīng)用
5.1 背景介紹_122
5.2 計算流體力學(xué)仿真方法_123
5.2.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的數(shù)值仿真方法_123
5.2.2 湍流模型_124
5.3 軸流血泵植入全腔靜脈肺動脈連接理想模型的數(shù)值仿真研究_125
5.3.1 模型建立_125
5.3.2 網(wǎng)格劃分_126
5.3.3 邊界條件、材料屬性和求解設(shè)置_127
5.3.4 評估指標(biāo)_128
5.3.5 結(jié)果分析和比較_129
5.3.6 研究結(jié)論_134
5.4 軸流血泵植入患者特異性全腔靜脈肺動脈連接模型的單相流仿真研究_135
5.4.1 模型建立_135
5.4.2 網(wǎng)格劃分_136
5.4.3 邊界條件、材料屬性和求解設(shè)置_136
5.4.4 可變轉(zhuǎn)速曲線設(shè)定及其生理意義_137
5.4.5 結(jié)果分析和比較_138
5.4.6研究結(jié)論_146
5.5 軸流血泵植入患者特異性全腔靜脈肺動脈連接模型的多相流仿真研究_146
5.5.1 模型建立、網(wǎng)格劃分、邊界條件和求解設(shè)置_147
5.5.2 材料屬性_147
5.5.3 多相流細(xì)胞破壞模型_148
5.5.4 結(jié)果分析和比較_149
5.5.5 研究結(jié)論_155
5.6 總結(jié)與展望_155
參考文獻(xiàn)_155