本發明涉及一種用于肝臟灌注的分支血管模型，具體地說是一種包含一個分支節點的二級肝臟血管的實體模型，模擬灌注液對其進行肝移植前的灌注清洗過程。

背景技術：

肝病誘發的死亡率在國內、外不論是發達地區還是欠發達地區都很高，肝移植是目前治療終末期肝病的唯一有效手段。肝供體質量高低是影響肝移植手術成功率的關鍵環節之一，術前對肝供體的清洗(灌注)是必須操作的醫療過程。因此血管灌注的質量直接影響手術的成功與否。國內外多名學者研究了血管灌注的過程，分析不同的血管灌注方法產生的不同現象及最終效果，以尋找更好的血管灌注方法達到清洗血液的目的。截止到目前為止，國內外對于肝臟移植術前的血管灌注研究成果并不是很多。這些研究主要圍繞著對直血管建模，并進行相應的力學分析，而對于分支血管采用灌注液進行動力學分析的研究甚少。在醫學影像的輔助下，使肝臟灌注過程中獲取的血管動力學特性更符合實際，降低肝供體灌注過程中的主觀因素對清洗質量的影響，用來指導醫學研究工作以及為醫學手術前準備(如肛腸手術前的腸道清洗，器官移植前的器官清洗等)提供理論支持。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決肝臟移植術前的血管灌注問題，提出了一種用于肝臟灌注的分支血管模型的仿生灌注方法，該模型是包含五種不同分支角度的血管，更好的模擬不同分支情況下肝臟血管的灌注過程。

本發明的技術方案：

一種用于肝臟灌注的分支血管模型的仿生灌注方法，該方法采用數學仿真的方法模擬肝移植前的供體灌注清洗過程，具體過程包括以下步驟：

1、根據醫學影像數據確定不同分支角度肝臟血管的具體尺寸及參數；

2、構建不同分支角度的肝臟血管模型；分支角度分別為15°、30°、45°、60°和90°。

3、在血管內引入間歇式雙脈動流，通過醫學手段觀察灌注過程中產生的血管動力學現象，并根據醫學數據確定評價血管灌注質量的血管動力學參數。

所述采用間歇式雙脈動流血管灌注的入口灌注速度為：

該式表明入口處初始速度為0.2m/s。

所述的血管動力學參數包括灌注速度和血管整體變形，其動力學特性的變化規律與血管形狀有關。

所述分支血管的分支角度在60°左右時，表現出較好的動力學特性，為醫學臨床應用來緩解血管狹窄堵塞時血管支架的安裝角度提供了一定的理論依據。

本發明的技術效果是：采用該模型不僅能夠模擬肝移植前不同分支血管的灌注過程，獲取較為準確的血管動力學參數，同時為血管內設置支架的臨床醫學提供更科學的理論指導，對供體血管的清洗效果更理想。

附圖說明

圖1是分支角度為45°時血管模型示意圖；

圖2是分支角度為15°時血管變形和灌注流速分布圖；

圖3是分支角度為30°時血管變形和灌注流速分布圖；

圖4是分支角度為45°時血管變形和灌注流速分布圖；

圖5是分支角度為60°時血管變形和灌注流速分布圖；

圖6是是分支角度為90°時血管變形和灌注流速分布圖。

具體實施方式

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，由于特定的條件限制，本發明涉及到的實驗采用計算機仿真的形式進行，即通過有限元分析軟件進行非光滑血管灌注仿真模擬。

發明解決其技術的整體思路是：

(1)肝移植手術前，對肝供體的清洗(灌注)過程中，首先根據醫學影像數據確定分支血管的具體尺寸及參數；其次構建不同分支角度的肝臟血管模型；最后在血管內引入間歇式雙脈動流進行灌注，通過醫學手段觀察灌注過程中產生的血管動力學現象，并根據醫學數據確定評價血管灌注質量的血管動力學參數，表明分支血管灌注的可行性。(2)所述分支血管的具體尺寸及參數等均可由醫學手段測明并計算。(3)所述不同分支角度的血管模型可由三維軟件構建。

下面給出本發明所述肝臟非光滑血管進行仿真灌注的具體實施方式，采用數學仿真的方法模擬肝移植前的供體灌注清洗過程，包括以下步驟：

(1)首先采用三維軟件進行不同分支血管實體建模，如圖1。然后將血管幾何模型導入有限元分析軟件進行仿真。仿真過程采用兩步法，第一步應用分支角度為15°的血管進行灌注。通過仿真將獲得灌注的血管動力學參數，如圖2所示，并以此來評價灌注質量，形成對比項。第二步應用分支角度分別為30°、45°、60°、90°的血管進行灌注。同樣，獲取與分支角度為15°的血管灌注相同的血管動力學參數，如灌注液流速、血管整體變形等將會通過仿真獲取。最后根據兩組血管動力學參數對比，如圖3-圖6，分析評價采用不同分支血管進行灌注的動力學特性，該血管動力學特性包括灌注流速(右圖)、血管整體變形(左圖)。

(2)所述血管幾何模型由醫學成像(CT，或者MRI)數據提供，并設定流體為不可壓縮非牛頓流體。血管模型參數如下：血管長度均為40mm,主干血管出入口內直徑均為4mm，主干血管出入口外直徑均為6mm，二分支血管出入口內直徑均為3mm，二分支血管出入口外直徑均為5mm，血管壁厚均為1mm。

(3)所述示意圖內灌注液流向均為從左向右。

(4)所述采用不同分支血管進行灌注時，間歇式雙脈動流血管灌注的入口灌注速度為：

該式表明入口處初始速度為0.2m/s。

對比圖2-圖6中所示不同角度的分支血管的整體變形可知，隨著分支角度的增加，血管壁的整體最大變形逐漸減小，且最大變形的變化區域也有所減小。血管分支角度為15°時，血管壁最大變形顯示為5.040μm；血管分支角度為90°時，血管壁最大變形顯示為2.325μm。將五幅圖中結果進行對比可以明顯看出，不同分支角度下的血管變形呈現出幾乎相同的分布規律，即最大變形發生在分支節點附近，且主干血管變形大于支血管變形。

對比圖2-圖6中所示不同角度的分支血管的灌注液流速可知，不同分支角度下的血管內灌注液流速呈現出幾乎相同的分布規律，即最大流速發生在分支節點前的主干血管中，且整體上主干血管內灌注液流速大于支血管內流速。但隨著分支角度的增加，血管內灌注液的流速變化呈現出非線性變化，并在血管分支角度為60°時表現出最大流速，其值為0.580m/s。結合不同角度分支血管的整體變形和灌注流速可以得出，分支角度在60°左右血管表現出較好的動力學特性，該結果為醫學臨床應用來緩解血管狹窄堵塞時血管支架的安裝角度提供了一定的理論依據。

需要說明的是，本發明是針對肝移植前肝臟灌注過程中的血管模型，其目的是在肝臟血管灌注過程中獲取更具有指導意義的動力學特性，降低主觀因素對肝供體灌注的影響，從而提高肝臟移植過程中血管灌注質量，同時為臨床醫學提供更科學的理論指導，但并非屬于對疾病的診斷及治療。背景技術中所描述的肝臟移植及治療等內容，只是為了起到對本發明的背景的了解作用。另外，本發明操作簡單，費用低，血管動力學特性更趨于實際，因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的顯而易見的改進和修飾都應該在本發明的保護范圍之內。