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一、CFD在心血管系統中的應用計算流體力學（CFD）在心血管系統中的應用是其在醫學領域中最成熟、最深入的方向之一。它通過數值模擬血液流動的動力學特征如，流速、壓力、剪切應力等，結合患者的影像數據重建個性化血管模型，為理解心血管疾病的發病機制、優化診療方案提供了量化依據。

一、CFD在心血管系統中的應用計算流體力學（CFD）在心血管系統中的應用是其在醫學領域中最成熟、最深入的方向之一。它通過數值模擬血液流動的動力學特征如，流速、壓力、剪切應力等，結合患者的影像數據重建個性化血管模型，為理解心血管疾病的發病機制、優化診療方案提供了量化依據。

傳統上，在假定手術前后外周血管的阻力值相同的前提下進行術后血流預測。然而，血管也具有自動調節機制，并且手術后血管阻力可能會改變。因此，我們比較了使用MRI可以測量血流速度的患者手術前和手術后的血流速度。該圖如圖3所示。發現流速在手術前以及手術后1個月和3個月時發生了變化。腦血管是非常細的血管，存在很多地方難以進行流速檢查等難題，但他希望在將來與CFD相結合的同時增加病例數并實現提前預測。

腦血管是非常細的血管，存在很多地方難以進行流速檢查等難題，但他希望在將來與CFD相結合的同時增加病例數并實現提前預測。 檢查鳥類的呼吸系統如何運作鳥類的“飛行”行為非常繁重，以至于需要大量的氧氣。因此，鳥類的呼吸器官的結構與人類的器官完全不同。人體呼吸器官是一種往復式器官，它將空氣從支氣管送到肺部，然后再將其從體內排出。

圖2 冠心病非藥物治療方案血流動力學環境與動脈粥樣硬化的分布密切相關。異常血流動力學現象常出現在人體特定的部位之外，最常出現的區域就是心腦血管手術部位，這會直接影響手術的長期有效性。當前冠狀動脈搭橋手術以臨床經驗為主導，手術長期效果的優劣取決于臨床醫師水平，因而臨床迫切需要一種虛擬仿真系統來幫助醫生對不同手術方案進行對比，選擇更優的手術方案，從而達到最佳治療效果。

主動脈是人體中最大的血管，血液在主動脈里的流動情況對人體健康有著重要的影響。因此，開發一款主動脈血流動力學仿真APP，用于描述主動脈里的血流動力學情況，對于提高主動脈疾病的診療水平具有重要的意義。主動脈血流動力學仿真APP可以通過計算主動脈里的血流速度、壓力和壁面剪切力分布，精確地描述血流動力學情況。

計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics,CFD）模擬是優化血泵性能的有效手段，其模擬結果在實踐中得到了反復驗證。然而，在固相紅細胞粒子破碎損傷的區域，紅細胞粒子在不同時間和地點的運動、碰撞等動力學特征，僅靠CFD技術不可能實現技術突破。離散元法（Discrete Element Method，DEM）通過建立固體粒子系統的參數模型來分析和模擬粒子行為。

該方法非常簡單，光學心率傳感器基于以下工作原理：當血流動力發生變化時，例如血脈搏率(心率)或血容積(心輸出量)發生變化時，進入人體的光會發生可預見的散射。

生物醫學 以顱內動脈瘤分析為例，借助計算流體力學（CFD）的手段，結合CT與MRI醫學影像可對真實病人顱內動脈瘤進行血流動力學分析，能夠分析出破裂的動脈瘤有高壁面摩擦力（’WSS）、高切應力震蕩指數（OSI）及明確的正負剪切力散度（’WSSD）分布。

本研究基于一例患者術前 CT 建立病人特異性右心模型，利用 LS-DYNA 模擬術前及3種植入策略（前-后葉間單夾、后-隔葉間單夾、雙夾），并結合浸沒邊界法進行全心動周期流固耦合仿真，最后在 Fluent 中補充分析舒張期血流動力學。

心臟仿真 人體心臟，是結構驅動型多物理場系統中最復雜的案例之一。電脈沖會觸發肌肉組織中的大變形，進而推動和拉動血液，使其通過周期性開合的瓣膜。研究人員和工程師使用多物理場顯式動力學工具（如LS-DYNA軟件）對這種動態相互作用進行建模，其中包括血流等部位的計算流體力學（CFD）。

該方法非常簡單，光學心率傳感器基于以下工作原理：當血流動力發生變化時，例如血脈搏率(心率)或血容積(心輸出量)發生變化時，進入人體的光會發生可預見的散射。

血液在血管里的流動本質上可以認為是一種非牛頓流體的流動，因此基于CFD仿真計算方法對血管血液流動問題進行分析，是目前非常熱門的一個研究方向。

例如，椎管的 CFD 研究有助于確定有效的藥物傳輸機制及其對脊髓損傷患者的相應治療效果。可以使用 CFD 模擬確定藥物在椎管內流過腦脊液 (CSF) 的情況。這大大提高了生物模擬研究的準確性，尤其是對于無法進行藥代動力學實驗測量的情況。值得注意的是，藥物的治療效果是由有效的組織結合和滲透驅動的，這可以使用生物模擬工具在分子水平上進行研究。

血液在血管里的流動本質上可以認為是一種非牛頓流體的流動，因此基于CFD仿真計算方法對血管血液流動問題進行分析，是目前非常熱門的一個研究方向。

生物醫學 以顱內動脈瘤分析為例，借助計算流體力學（CFD）的手段，結合CT與MRI醫學影像可對真實病人顱內動脈瘤進行血流動力學分析，能夠分析出破裂的動脈瘤有高壁面摩擦力（’WSS）、高切應力震蕩指數（OSI）及明確的正負剪切力散度（’WSSD）分布。

解決機翼設計中的FSI問題可顯著提高飛機的空氣動力學性能。 血流建模：為了評估動脈瘤中血管堵塞的影響，FSI可說明血壓和流速如何影響血管的收縮擴張能力和粗細變化。 聲音預測：當氣流經過汽車時，引擎蓋和后視鏡等表面會產生振動并將聲音輻射到車內。

冠狀動脈搭橋手術虛擬仿真APP可靈活調整橋血管位置和角度，個性化設置患者的生理參數，用于規劃不同的搭橋手術方案，從血流動力學的角度優化手術方案。

本報告將聚焦機器人從核心零部件到整機的研發全鏈路，圍繞結構可靠性、疲勞耐久性、聲振特性及運動控制等核心維度，全面闡述結構動力學在高性能、高可靠性人形機器人研發中的技術應用與實踐價值。

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