EN Menu
電(diàn)話(huà):191-1708-8493
郵箱:wynn.yang@vjingguan.com
更多分(fēn)類
Fluent案例:腎動脈RDN治療過程的仿真
時間:2023年01月06日
浏覽:351
AIYU.jpg
腎動脈消融(Renal denervation,簡稱RDN)是一(yī)種治療高血壓的辦法,其基本原理爲利用插入腎動脈的電(diàn)極消融導管進行射頻(pín)消融,使腎動脈血管壁附近的交感神經因高溫而損傷失活,減少神經系統過度活躍的信号刺激。

RDN原理示意圖(圖源:www.cirse.org)

RDN治療過程對治療區域的溫度控制有很高要求,溫度太高會導緻腎動脈的血管受損;溫度太低治療無效。因此利用ANSYS Fluent仿真,了解血管和周圍軟組織的溫度分(fēn)布情況,确保溫度處于合适範圍内。


一(yī)

Fluent案例:
腎動脈RDN治療過程的仿真

仿真思路概述


計算域如圖所示,包括血液、血管壁、周圍組織。消融設備僅保留和血液接觸的外(wài)表面,不考慮内部的結構。

此問題同時涉及三個物(wù)理場:電(diàn)場、流場、溫度場。

1.1 電(diàn)場處理

電(diàn)場激勵源爲射頻(pín)信号,其頻(pín)率爲MHz量級,變化周期相對于秒級的加熱過程太短,可簡化爲設備外(wài)表面的固定電(diàn)壓,其電(diàn)壓值爲射頻(pín)信号的有效值。計算域的外(wài)邊界爲0電(diàn)壓。

簡化後,整個電(diàn)場爲靜電(diàn)場,滿足電(diàn)勢的擴散方程,且爲定常。電(diàn)場的傳播速度爲光速,可認爲在通電(diàn)的一(yī)瞬間立刻完成,不考慮電(diàn)場的傳播分(fēn)布。

1.2 流場和溫度場處理

根據解剖學,人體(tǐ)腎動脈的入口直徑範圍爲5 - 7mm,分(fēn)叉處直徑範圍3 - 3.5mm,分(fēn)叉角度約爲50°。其入口速度大(dà)約爲50cm/s左右。可推算,血流雷諾數在1000左右,爲層流狀态.

組織溫度分(fēn)布的影響因素包括:電(diàn)場的焦耳熱、血流和周圍組織中(zhōng)的熱對流和熱傳導。


Fluent案例:
腎動脈RDN治療過程的仿真

網格劃分(fēn)


幾何模型采用Ansys Discovery軟件進行建模處理。

計算域總覽

采用Fluent Meshing劃分(fēn)多面體(tǐ)網格,其尺寸範圍0.04 - 1 mm,總數約130萬。

網格總覽

消融設備區域網格細節


Fluent案例:
腎動脈RDN治療過程的仿真

模型設置


1

穩态仿真:計算電(diàn)場和血流分(fēn)布


穩态仿真中(zhōng),電(diàn)場模型必須開(kāi)啓焦耳熱選項。計算域溫度統一(yī)爲37℃。


2

瞬态仿真:計算溫升過程


瞬态仿真中(zhōng),将凍結第一(yī)步計算的電(diàn)場和流場,成爲一(yī)個單純的熱傳導過程,以節約計算量。

穩态仿真中(zhōng)關閉能量方程

穩态仿真中(zhōng)關閉能量方程


Fluent案例:
腎動脈RDN治療過程的仿真

仿真結果


血液速度分(fēn)布

計算域電(diàn)勢分(fēn)布

計算域焦耳熱功率分(fēn)布

血管最高溫度變化

周圍組織最高溫度變化