计算机 仿真 流体力学剪切应力,基于影像的计算流体力学在冠状动脉疾病中的研究进展...

作者：乔红艳，无锡市第三人民医院医学影像科；张龙江，东部战区总医院医学影像科

尽管对冠状动脉粥样硬化的认识逐步深入，但冠状动脉疾病仍是全球慢性疾病的最常见死因，这主要是由于斑块在进展中会突然破裂和形成血栓，乃至急性冠状动脉综合征的发生。因此，深入了解冠状动脉粥样斑块形成、进展及破裂的病理机制对于成功制定新的诊断和治疗策略至关重要。动脉粥样硬化是一种复杂的系统性疾病，由内皮损伤、动脉炎症、血流动力学改变和血管重塑等因素引起。其中，血流动力学因素在斑块进展、破裂中的作用逐渐成为近几年的研究热点。

随着医学影像技术和流体力学的发展及融合，可以利用医学成像下的影像进行生物力学参数的测定，基于CT影像的血流储备分数(fractional flow reserve，FFRCT)可以无创评估具有血流动力学意义的冠状动脉病灶，从而提示基于影像的计算流体力学(computational fluid dynamic，CFD)在评价冠心病中的可行性。本文介绍了作用于冠状动脉的生物应力，探讨这些因素在冠状动脉粥样硬化发展过程中的机制和作用，并就基于影像的生物力学参数测定的应用进展予以综述，以提高检测动脉粥样硬化危险区域的能力，从而更好地识别高危斑块及其人群。

1.血管生物应力的基本概念

血液在血管中流动产生周向应力、轴向应力和剪切应力，组成了血管壁整体应力的分布。血液在血管壁上施加外向压力产生周向应力，这种应力的分布取决于血管壁的力学性能和分层排列。正常动脉的周向应力均匀分布在血管壁上，而存在粥样硬化的动脉，当其应力从较弱区域扩散到较强区域时，血管壁内皮的力学性质发生了很大变化，导致非均匀的压力分布。因此，斑块肩部的周围血管壁通常表现出高应力，这往往是斑块破裂的部位。