基于体外实验和数值仿真的冠脉介入手术中球囊去充盈瞬间的血流动力学研究

目的研究冠脉介入手术中血流参数在球囊去充盈瞬间发生的动态变化,探讨球囊去充盈对术后无复流发生风险的潜在影响。方法搭建体外实验装置,利用高速摄像机拍摄球囊变形过程和由染色剂标记的流场(流体介质为水),使用图像分析技术提取球囊变形参数,并估测球囊下游的流体流动速度;构建计算机仿真模型,导入实测的球囊变形数据,在多种灌注压和流体介质条件下模拟球囊去充盈过程。结果球囊在去充盈过程中呈现显著的非线性变形特征。球囊下游流速的数值计算结果与实测数据吻合良好,两者均显示流速随去充盈后的时间增长和灌注压升高而增大。数值计算进一步揭示,球囊下游流速在接近冠脉血流速度生理值时,球囊-管壁间隙流速和壁面剪应力分别达到其生理值的8~10倍和60~70倍。结论球囊去充盈引起球囊-管壁间隙流体急剧加速和壁面剪应力异常升高,从而增大斑块、血栓碎屑剥离的风险。鉴于壁面剪应力的升高程度随灌注压升高而增大,在冠脉介入手术中采取术前降压或选择舒张期去充盈等措施可能有助于降低无复流的发生风险。     

低密度脂蛋白在颈动脉中输运与沉积的数值模拟及其影响因素

目的研究低密度脂蛋白(low-density lipoproteins,LDL)在颈动脉中的输运和壁面沉积规律,分析其与血流动力学、形态学参数的关联性,为基于LDL壁面沉积特征及其关联因素评估颈动脉粥样硬化风险和易感位置提供理论参考。方法基于医学图像对6名健康志愿者的颈动脉构建个性化模型,数值模拟LDL在脉动流条件下的输运及其在血管壁的沉积过程,并量化分析LDL壁面沉积浓度、浓度极化区域面积等与血流速度和颈动脉形态学参数的关联性。结果 LDL沉积常出现在靠近颈总动脉远端的颈动脉窦部,其沉积程度和分布特征存在明显的个体差异。沉积程度主要由流速决定,流速越小,LDL壁面沉积程度越高,相应的浓度极化区域面积越大;而沉积的空间分布主要受几何形态特别是分叉偏心率的影响,依分叉偏心率可呈环状分布和单侧分布两种典型的形式。结论颈动脉血流速度和形态学特征是分别决定LDL沉积程度和分布特征的主要因素,对其进行个性化测量有助于识别颈动脉粥样硬化高风险个体及易感区域。     

基于临床数据与循环系统模型融合技术的

识别影响患者个体化心血管功能评估（基于临床数据与循环系统模型的融合技术）精度的关键因子,并量化分析各因子的影响程度,为评估方法的临床应用提供理论支持。通过参数敏感度分析并结合子集选择方法,识别与血流动力学计算和主要模型参数（与心血管功能的评估目标对应）评估相关的次主要模型参数。利用虚拟临床数据开展数值实验,分析临床数据测量误差（误差区间5%）和次主要参数变动（变动率30%）对主要模型参数评估结果的影响。临床数据的测量误差引起评估结果的显著变化（最大变化率达到16.6%）,相对地,次主要参数变动造成的评估误差较小（在10%以内）。临床数据的精确采集是确保评估结果可靠的关键环节;次主要参数虽然在患者间存在实际的个体差异性,但对其进行固定处理对评估结果的影响较小。