基于CTA的冠状动脉分叉病变血流动力学仿真分析郭金兴陈广新包婉秋张春霞张美乐刘阳摘要：针对不同分叉病变区域长度的个体化冠状动脉的血流动力学指标分布特征，进行个体化建模，探讨不同分叉病变区域长度对冠状动脉的影响。应用计算流体力学仿真计算，获得不同分叉病变区域长度的冠状动脉血流动力学指标分布特征。利用CFXCCL语言实现不同的血流动力学指标参数。通过计算机建模与仿真，可实现CTA-STL模型-CFD网格-CFD仿真结果，结果为冠状动脉分叉病变的血流动力学变化受分叉病变的长度影响。关键词：CTA;冠状动脉分叉病变;血流动力学仿真：TP391.4：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.07.024本文著录格式：郭金兴，陈广新，包婉秋，等.基于CTA的冠状动脉分叉病变血流动力学仿真分析[J].软件，2020，41（07）：120-125CTABasedSimulationAnalysisofCoronaryBifurcationLesionsGUOJin-xing1，CHENGuang-xin2，BAOWan-qiu2，ZHANGChun-xia2，ZHANGMei-le2，LIUYang3*（1.HongqiHospitalofMudanjiangMedicalUniversity，Mudanjiang，157011，China;2.MedicalImagingCollegeofMudanjiangMedicalUniversity，Mudanjiang，157011，China;3.RegistrarsofficeofMudanjiangMedicalUniversity，Mudanjiang，157011，China）【Abstract】：AccordingtothedistributioncharacteristicsofindividualcoronaryarteryHemodynamicsindexwithdifferentlengthofbifurcationlesionarea，theindividualmodelwasestablishedtoexploretheinfluenceofdifferentlengthofbifurcationlesionareaoncoronaryartery.ThedistributioncharacteristicsofcoronaryarteryHemodynamicsindexwereobtainedbyusingcomputationalfluiddynamicssimulationcalculation.UsingCFXCCLlanguagetoimplementdifferentHemodynamicsparameters.Cta-stlmodel-CFDgrid-CFDsimulationresultsarerealizedbycomputermodelingandsimulation.TheresultsshowthattheHemodynamicsofcoronarybifurcationlesionsisaffectedbythelengthofbifurcationlesions.【Keywords】：CTA;Coronarybifurcationlesions;Hemodynamicssimulation0引言冠状动脉狭窄与心肌缺血是否存在相关性一直没有定论[1-3]，中等程度额的冠状动脉狭窄病变可能会引起心肌缺血，冠状动脉分叉病变的影响因素包括狭窄率、狭窄区域长度，所以冠状动脉的形态学研究对弄清冠状动脉的血流动力学特征变化具有重要的意义[4-5]。本研究即基于不同狭窄区域长度的三维模型，应用血流动力学的指标包括壁面剪切应力、震荡剪切因子、避免剪切应力梯度、时间平均壁面剪切应力等对冠状动脉不同病变长度的LAD进行分析，探讨病变长度对冠状动脉的的血流动力学因素的影响关系。1个体化冠状动脉三维模型构建选取牡丹江医学院附属红旗医院冠状动脉患者病例一例，CTA断层影像数据总计402张，层厚0.5mm，使用比利时医学交互式影像控制系统（Mater?ialistsInterativeMedicalImageControlSystem，MIMICS）高級分割工具（ADVANCEDSEGMENT）模块中的Coronary专用分割工具进行冠状动脉分割（图1），提取出左冠状动脉蒙版（Mask），并经三维模型计算（CalculatePart生成初步的三维模型并以stl格式导入正向工程软件3-matic中进行光顺、三维模型修复、三角面片划分，最终获取冠状动脉三维模型，此模型病变长度为0（图2），图2中标示了模型的入口、出口位置和病变区域。在此动脉模型基础上构建10mm，15mm病变（狭窄）模型。MIMICS是医学逆向工程软件，该软件可实现断层数据的提取、三位建模、测量等，3-maticmedical版本是基于正向工程技术的一款三维模型的构建、修复处理软件。2计算方法2.1材料属性与边界条件本研究的仿真计算是基于ANSYSCFX软件，AnsysCFX是一款高性能计算流体动力学（CFD）软件工具，能快速稳健地提供准确可靠的解决方案，适用于众多CFD和多物理场应用，作为世界上唯一采用全隐式耦合算法的大型商业软件[6-8]。算法上的先进性，丰富的物理模型和前后处理的完善性使ANSYSCFX在结果精确性，计算稳定性，计算速度和灵活性上都有优异的表现。假设血流密度为1066kg/m3，血液为牛顿流体，动力粘度为...