基于CFD的頸動脈粥樣硬化血流動力學研究及影響因素分析.pdf

1、心血管疾病是威脅人類健康與生命的頭號殺手，而動脈粥樣硬化是諸多心血管疾病的重要共同病因之一。頸動脈分又是人體中動脈粥樣硬化的易發(fā)部位，一旦發(fā)生病變，輕則導致腦缺血而出現(xiàn)各種神經(jīng)系統(tǒng)受損的癥狀，重則導致中風甚至腦梗死。相關(guān)研究已經(jīng)證實，低壁面切應(yīng)力、振蕩的壁面切應(yīng)力、長粒子滯留時間等血流動力學因素，與動脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關(guān)。因此，準確獲取個體頸動脈的上述血流動力學參數(shù)，對于頸動脈粥樣硬化損傷的預測具有重要意義。
　　本文運用醫(yī)學

2、影像三維重建技術(shù)構(gòu)建了解剖上真實和精確的人體正常頸動脈分叉三維實體幾何模型，基于流體力學相關(guān)理論，采用CFD軟件對頸動脈分叉血管中的生理真實脈動血流進行了瞬態(tài)數(shù)值模擬，結(jié)合動脈粥樣硬化力學生物學發(fā)病機制的相關(guān)理論具體分析發(fā)現(xiàn):頸動脈竇起始段外側(cè)壁和頸外動脈起始段外側(cè)壁各有一塊較大的區(qū)域在整個脈動周期的時間平均壁面切應(yīng)力很低，TAWSS值在0.4Pa以下，且切應(yīng)力在脈動周期內(nèi)振蕩劇烈，OSI最大值達0.458,另外，這兩處在心縮期下降階段

3、和心舒期因產(chǎn)生流動分離而形成了較大范圍的低速流動區(qū)，同時還伴隨著二次流，血細胞、血小板以及脂質(zhì)顆粒等物質(zhì)容易在這兩處長時間滯留甚至附壁沉積，形成粥樣硬化斑塊的可能性較大。
　　模擬了不同粘度的血液在頸動脈分叉血管中的生理脈動流，分析研究了血液粘度改變對頸動脈粥樣硬化斑塊形成的影響，研究發(fā)現(xiàn):在正常生理指標范圍內(nèi)，隨著血液粘度的增大，整個頸動脈分叉血管壁面所受切應(yīng)力水平有一定程度的升高，局部所受的剪切力振蕩更加劇烈且作用部位更加集中

4、，流場中的二次流有一定程度的減弱，而分離區(qū)范圍大小幾乎不受影響，綜合考慮認為血液粘度的增大會在一定程度上提高頸動脈形成粥樣斑塊的風險。
　　模擬了不同流量情況下頸動脈分叉血管中的生理脈動血流，分析研究了血流量改變對頸動脈粥樣硬化斑塊形成的影響，研究發(fā)現(xiàn):隨著血流量的增大，頸動脈分叉血管的低壁面切應(yīng)力區(qū)域的范圍大幅減小，最低切應(yīng)力的值明顯提高;受振蕩的壁面切應(yīng)力作用的區(qū)域范圍逐漸減小，且頸動脈竇起始段外側(cè)壁和頸外動脈起始段外側(cè)壁的局