微循环负载对冠状动脉狭窄影响机制的生物力学建模

Coronary artery stenosis is a severe cardiovascular disease. Hemodynamics plays an important role in the formation and development of the stenosis. According to the functional structure of blood transmission system, the effects of the microcirculatory load on the transmissive behavior of blood vessel in the system of power source (heart)-transmission channel (blood vessel)-load (microcirculation body) are analyzed in this project. The meso seepage model is constructed using LBM, which is considered as the outlet boundary. The certain solution is obtained by combining the macro dynamic equations of fluid and elastic solid. The response relationship between hemodynamics and microcirculatory seepage is investigated using the hemodynamic model of coronary artery stenosis with the seepage outlet boundary. Furthermore, the physical simulation test and clinical detection are also performed. This research will provide a novel analysis mode and a calculation method for the formation of coronary artery stenosis and try to give a theoretical guidance for clinical prevention and treatment.

冠状动脉狭窄是一种严重的心血管疾病，血流动力学在冠状动脉狭窄的形成与发展中扮演着重要的角色。本项目拟从血液传输系统功能性结构出发，分析动力源(心脏)-传输管道(血管)-负载(微循环体)中，微循环负载对血管传输行为的影响。建立微循环体的细观LBM渗流模型，并以出口边界条件的形式，与流体、弹性固体宏观动力学方程组成定解问题，建立渗流性出口边界条件下冠状动脉狭窄的血流动力学模型，并结合物理模拟试验及临床检测结果，分析血流动力学与微循环渗透性能间的响应关系，为冠状动脉狭窄形成提供一种新的分析方式与计算手段，尝试为临床预防与救治提供理论指导。

冠状动脉狭窄是一种严重的心血管疾病，血流动力学在冠状动脉狭窄的形成与发展中扮演着重要的角色。本项目从血液传输系统功能性结构出发，分析动力源(心脏)-传输管道(血管)-负载(微循环体)中，微循环负载对血管传输行为的影响。建立了微循环体的渗流模型，并结合物理模拟试验及临床检测结果，分析了血流动力学与微循环渗透性能间的响应关系，本项目主要研究工作如下：（1）建立了血流动力学渗流模型，根据建立的计算模型，数值模拟了压力、速度、壁面切应力等血流动力学参数。研究结果验证了微循环在动脉压力调节方面的重要作用，微循环的负载效应对血管传输行为起着重要作用。利用构造的模型，数值计算结果能够很好的与临床观测相符。（2）研究了出口渗流性条件对管内流动的影响，在出口渗流性条件下，压力、速度、壁面切应力等重要血流动力学参数的分布较传统模型更接近生理实际。沿动脉树，从近心端到远心端，出口渗流性条件下，动脉管内的压力波动幅度逐渐增大，速度波动幅度逐渐减小。（3）研究了壁面条件对血流动力学渗流模型的影响，顺应性壁面条件下的压力波动幅度较刚性壁面条件的更大。在顺应性壁面条件下，最大压力大约是2.2kPa，而刚性壁面条件下的最大压力仅约1.2kPa。另外，顺应性壁面条件下的速度和壁面切应力相对于刚性壁面条件都要更高一些。（4）研究了动脉狭窄对血流动力学渗流模型的影响，狭窄动脉的压力波动幅度快速地减小，这和正常动脉是不同的，在正常动脉中的压力波动幅度是逐渐增加的，在狭窄动脉下游处的微循环似乎失去了调节动脉压力的作用。微循环功能的障碍和丧失将导致一系列不利的因素产生，它显著影响了动脉的整个循环过程。冠状动脉狭窄与微循环功能之间的关系是非常密切的，微循环作为血流动力学特征的调节器，控制着动脉组织结构的生长和重建。本项目为冠状动脉狭窄形成提供了一种新的分析方式与计算手段，为临床预防与救治提供了理论指导。