腎血管性高血壓發(fā)病機(jī)理的血流動力學(xué)分析.pdf

1、腎血管性高血壓的發(fā)病機(jī)理研究，可以提高對繼發(fā)性高血壓的認(rèn)識，幫助臨床醫(yī)生及早明確發(fā)病原因并積極針對病因制定治療方案，大大降低因高血壓及其并發(fā)癥引起的高致死率及致殘率。本論文結(jié)合彈性管內(nèi)流體力學(xué)理論和生理系統(tǒng)建模發(fā)展了一個多生理機(jī)制的心血管系統(tǒng)調(diào)節(jié)模型，研究了腎動脈狹窄對血流動力學(xué)特性和腎臟過濾功能的影響，并模擬了腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)對血壓的調(diào)節(jié)作用。模型主要包括三個模塊:動脈系

2、統(tǒng)的一維血流動力學(xué)模型、腎小球網(wǎng)絡(luò)模型和RAS的血壓調(diào)控模型。
　　首先，本文改進(jìn)了一維血流動力學(xué)模型的出口邊界處理方法。通過最小功耗原理構(gòu)建的小血管結(jié)構(gòu)模型求得根阻抗和總順應(yīng)性，并將其作為大血管的出口模型參數(shù)。這種處理方法可以獲得任意結(jié)構(gòu)小血管網(wǎng)所對應(yīng)的參數(shù)值，有效地避免了小血管幾何結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)較難獲得出口參數(shù)的問題。通過耦合動脈狹窄的參數(shù)模型，模擬了腦Willis環(huán)內(nèi)的血流及氧輸運(yùn)特性，同時(shí)利用臨床影像數(shù)據(jù)，對個性化Will

3、is環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)的血流特性進(jìn)行了分析，得到了與臨床觀測相符的結(jié)果，驗(yàn)證了模型的有效性。
　　其次，利用勞倫茲互換理論和基于體素的VOF(volume of fluid)三維數(shù)值計(jì)算方法，提出了狹窄血管內(nèi)流動特性的參數(shù)模型。在參數(shù)模型中，穩(wěn)定狹窄流動的壓降被分解成Stokes流動的壓降，及由狹窄結(jié)構(gòu)和動量遷移相互作用引起的非線性項(xiàng)，前者可用修正的潤滑理論公式求解，后者與狹窄率和雷諾數(shù)有關(guān)。通過與Young的經(jīng)驗(yàn)公式的比較，新模型可以得到

4、更高的精度。
　　最后，建立了腎素-血管緊張素系統(tǒng)的血壓調(diào)節(jié)模型，并將其與血流模型以及腎小球網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行耦合。在RAS調(diào)節(jié)模型中，活性物質(zhì)的濃度變化均用一階常微分方程表示，采用S型函數(shù)描述了管徑狹窄率與血管緊張素Ⅱ濃度之間的關(guān)系，并由此得到外周阻抗與血管緊張素Ⅱ濃度對應(yīng)的關(guān)系式。運(yùn)用整合模型對二腎一夾(2K1C)生理實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了模擬。分析結(jié)果表明，當(dāng)沒有RAS調(diào)節(jié)時(shí)，腎動脈狹窄會使腎臟的血流供應(yīng)量和灌注壓下降，且隨著狹窄程度的加

5、深，下降趨勢越來越來明顯。表征腎臟功能的腎小球?yàn)V過率也會隨著灌注壓的降低而減小，當(dāng)狹窄率為85％時(shí)，腎小球?yàn)V過率會出現(xiàn)明顯的下降，約為正常值的50％;之后下降趨勢更加迅速，在狹窄率為95％時(shí)，減至為零，此時(shí)腎臟灌注壓略高于50mmHg。但當(dāng)RAS參與調(diào)節(jié)時(shí)，由腎動脈狹窄引起的腎臟缺血會激活RAS，在其調(diào)節(jié)作用下腎素濃度、血管緊張素Ⅱ濃度升高，外周阻抗增加，從而達(dá)到新的平衡點(diǎn)，使狹窄腎動脈引起的腎臟灌注壓下降得到恢復(fù)。當(dāng)腎動脈狹窄為90％