Компьютерное моделирование потока крови при наличии сосудистых патологий

Патологические изменения в кровеносных сосудах очень часто являются причиной таких тяжелых случаев, как инсульт, инфаркт миокарда, легочная эмболия и т.д. Современные неинвазивные методы диагностики не позволяют определить необходимые количественные характеристики измененного потока крови. Некоторые параметры может установить зондовая диагностика, но она вносит в характеристики потока существенные искажения. В этой ситуации все больше возрастает роль компьютерных моделей, которые позволяют не только установить качественные изменения пульсирующего потока, но и получить его количественные характеристики. В связи с этим и была поставлена задача компьютерного моделирования течения крови в зонах патологических изменений кровеносных сосудов. Для моделирования крови была выбрана степенная модель неньютоновской жидкости, которая в целом ряде публикаций признана как в большей степени отражающая реологические свойства крови. Пульсовый характер изменения поля скоростей на входе в рассматриваемые участки сосудов представлен в виде части параболоида вращения, высота которой изменяется в соответствии с пульсовым режимом потока. Более того, для учета физико-химического взаимодействия клеток крови со стенкой сосуда в качестве граничного условия предлагается использовать так называемый режим полупроскальзывания. В качестве объектов моделирования были выбраны четыре вида сосудистых патологий: мешотчатая аневризма, фузиформная аневризма, стеноз и бляшка. Их геометрические модели были построены при помощи пакета ABAQUS с использованием инструментов «фигура вращения» ( revolved solid ) и «фигура выдавливания» ( extruded solid ). Расчет количественных характеристик течения крови методом конечных элементов и визуализация результатов также выполнялись в системе ABAQUS. В результате были получены распределения давления и скорости течения крови с шагом по времени 0,01 с в каждом узле вычислительной сетки. В качестве примеров на рисунках приведены наиболее интересные моменты распределения давления в зонах патологий, а также образования вихря в аневризме.