反向冲击加速度对颈动脉粥样硬化斑块影响的基础研究

A three-dimensional (3D) MRI-based computational.model with ?uid-structure interactions (FSI) is introduced to perform mechanical analysis and explore the effect of reversed impact acceleration on carotid artery atherosclerotic plaques which may be related to plaque rupture.3D reconstruction of hemodynamics model of human carotid artery were provided from MR images and computational mesh was generated using MIMICS. Both the artery wall and the plaque components were assumed to be hyperelastic,isotropic,incompressible and hemogeneous. The flow was assumed to be laminar,Newtonian,biscous, and incompressible.The fluid and structure models were solved by ANSYS, a well-tested finite element package.The elastic modulus of carotid artery with atherosclerosis and atherosclerotic plaques were measured to present a better FSI model.This work may represnts a step towards a better understanding of the conection between a reversed impact acceleration and plaque ruture.We are also trying to demonstrate the significance of hemodynamics in this process.

临床发现车祸碰撞后,一些颈动脉粥样硬化患者不仅有颅内血肿等出血性的病变，而且有急性的脑动脉梗塞等缺血性病变。我们根据这种特殊的现象，结合颈动脉粥样硬化导致脑梗塞的机制，提出车辆撞击时的反向冲击加速度导致斑块破裂脱落，继而随动脉走行后堵塞颅内小动脉导致脑缺血性病变（脑梗塞）的可能机制。本研究利用临床患者MRI数据，结合MIMICS和ANSYS有限元软件，建立流固耦合作用下的颈动脉分叉处三维模型并进行血流动力学分析。通过对上述损伤过程的数值模拟，探索反向冲击加速度导致斑块脱落的可能机理。本研究不仅可以建立单个病人的个体化模型，在此基础上进行血流数值模拟。还可以在大样本量的临床资料上测量粥样硬化颈动脉和斑块的弹性模量，为粥样硬化颈动脉和斑块的生物力学研究打下基础。

在车祸伤的临床救治中，一些颈动脉粥样硬化患者不仅有颅内血肿等出血性病变，还会出现急性脑动脉梗塞等缺血性病变。我们根据这种特殊的临床表现，结合颈动脉粥样硬化导致脑梗塞的机理，提出车辆撞击时的反向冲击加速度导致斑块破裂脱落，继而随动脉走行后堵塞颅内小动脉导致脑缺血性病变（脑梗塞）的可能机制。项目组通过四年的课题研究收集了大量颈动脉粥样硬化患者MRI数据和斑块标本，测量和计算了不同类型不同程度的国人颈动脉管壁及其附着粥样硬化斑块的弹性模量，证实了剪切波弹性成像技术在体外测量颈动脉粥样硬化斑块弹性模量的可靠性，在测定边界条件后建立起了流固耦合作用下的颈动脉粥样硬化三维有限元模型，通过对其加载反向冲击加速度，计算了反向冲击加速度对已有动脉粥样硬化的颈动脉血液动力学的影响。项目组还建立了小型猪的颈动脉粥样硬化模型，并对其进行汽车碰撞动物实验，初步证实了反向冲击减速度可以促使颈动脉粥样硬化斑块破裂脱落。此外，项目组还衍生了胆汁胰液混合液溶解颈动脉粥样硬化斑块的体外实验，有望为颈动脉粥样硬化患者的治疗探索一个新方法，并有可能对冠状动脉粥样硬化的治疗提供参考。