基于CFD的頸動(dòng)脈粥樣硬化血流動(dòng)力學(xué)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(hào)殺手，而動(dòng)脈粥樣硬化是諸多心血管疾病的重要共同病因之一。頸動(dòng)脈分又是人體中動(dòng)脈粥樣硬化的易發(fā)部位，一旦發(fā)生病變，輕則導(dǎo)致腦缺血而出現(xiàn)各種神經(jīng)系統(tǒng)受損的癥狀，重則導(dǎo)致中風(fēng)甚至腦梗死。相關(guān)研究已經(jīng)證實(shí)，低壁面切應(yīng)力、振蕩的壁面切應(yīng)力、長粒子滯留時(shí)間等血流動(dòng)力學(xué)因素，與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關(guān)。因此，準(zhǔn)確獲取個(gè)體頸動(dòng)脈的上述血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)于頸動(dòng)脈粥樣硬化損傷的預(yù)測(cè)具有重要意義。
　　本文運(yùn)用醫(yī)學(xué)

2、影像三維重建技術(shù)構(gòu)建了解剖上真實(shí)和精確的人體正常頸動(dòng)脈分叉三維實(shí)體幾何模型，基于流體力學(xué)相關(guān)理論，采用CFD軟件對(duì)頸動(dòng)脈分叉血管中的生理真實(shí)脈動(dòng)血流進(jìn)行了瞬態(tài)數(shù)值模擬，結(jié)合動(dòng)脈粥樣硬化力學(xué)生物學(xué)發(fā)病機(jī)制的相關(guān)理論具體分析發(fā)現(xiàn):頸動(dòng)脈竇起始段外側(cè)壁和頸外動(dòng)脈起始段外側(cè)壁各有一塊較大的區(qū)域在整個(gè)脈動(dòng)周期的時(shí)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(dòng)周期內(nèi)振蕩劇烈，OSI最大值達(dá)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(dòng)分離而形成了較大范圍的低速流動(dòng)區(qū)，同時(shí)還伴隨著二次流，血細(xì)胞、血小板以及脂質(zhì)顆粒等物質(zhì)容易在這兩處長時(shí)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(dòng)脈分叉血管中的生理脈動(dòng)流，分析研究了血液粘度改變對(duì)頸動(dòng)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(biāo)范圍內(nèi)，隨著血液粘度的增大，整個(gè)頸動(dòng)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(chǎng)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(rèn)為血液粘度的增大會(huì)在一定程度上提高頸動(dòng)脈形成粥樣斑塊的風(fēng)險(xiǎn)。
　　模擬了不同流量情況下頸動(dòng)脈分叉血管中的生理脈動(dòng)血流，分析研究了血流量改變對(duì)頸動(dòng)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(dòng)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(dòng)脈竇起始段外側(cè)壁和頸外動(dòng)脈起始段外側(cè)壁的局