冠脉分叉病变及支架后再狭窄的血流动力学研究进展

全球每年约有100万例经皮冠脉介入(PCI)治疗患者,其中分叉病变约占20%,而其支架后再狭窄率高达30%。频繁的再狭窄不仅和支架与血管的变形、支架与血管顺应性不匹配有关,也和支架后局部血流动力学变化引起的内膜增生有关。文中回顾了分叉冠脉的血流动力学研究发展,分析了分叉病变的血流动力学因素研究现状,详细阐述了其支架后再狭窄相关的计算流体力学(CFD)研究进展。CFD研究为探讨分叉冠脉的血流动力学环境与斑块形成、支架植入术与支架后再狭窄之间的关系提供了很好的技术手段,对临床医生理解斑块形成、工程师改善支架结构设计技术起到一定的作用。     

冠脉支架内再狭窄的血流动力学研究进展

冠脉支架术后再狭窄是严重且高发的医学事件。局部血流动力学因素,特别是壁面剪切应力(WSS),对冠脉粥样硬化斑块的形成、发展和不均匀性有着重要的影响。最近的基础和临床在体研究表明,WSS也可能与支架内再狭窄的发生有关。从支架内再狭窄的形成机制出发,分析冠脉支架后的力学环境对再狭窄的作用机制,详细阐述近年基于计算流体力学（CFD）方法的冠脉支架内再狭窄的血流动力学研究进展。     

支架置入椎动脉开口处狭窄后突出距离的血流动力学分析

目的探讨支架置入椎动脉开口处狭窄后突出到左锁骨下动脉的距离对局部血流动力学的影响。方法分别构建未置入支架(模型1)以及置入支架无下移(模型2)、下移1 mm(模型3)、2 mm(模型4)、3 mm(模型5)的椎动脉模型。利用计算流体力学方法进行数值模拟,比较不同模型的血流流速、壁面切应力等血流动力学差异。结果支架置入术后,模型2的支架段壁面切应力降低85.33%、血流速度降低35.36%、旋动流现象消失。支架下移不同程度的几个模型相比,狭窄段的壁面切应力相差最大0.76%、血流速度相差最大0.45%。结论支架的置入椎动脉开口狭窄后的血流动力学变化显著,而支架下移距离对椎动脉流速和壁面切应力的影响不明显。     

基于有限元分析切割球囊对冠状动脉钙化病变 预处理效果

目的 探讨切割球囊在浅部冠状动脉钙化病变预处理中的适用范围,以减少其在钙化病变治疗中严重并发症的发生。方法 采用有限元方法,以普通球囊为对照分析切割球囊对不同弧度、厚度和长度钙化斑块的作用效果。将钙化斑块厚度设置为0.3、0.4 mm,长度设置为2、4 mm。并根据血管内超声(intravenous ultrasound, IVUS)钙化严重程度分级,设置钙化弧度为120°、180°、270°和360°,共16种钙化斑块。对钙化斑块使用脆性断裂模块来模拟钙化断裂情况,在预处理仿真的基础上进行支架虚拟植入,使用钙化断裂情况和支架圆形率来评价预处理效果。结果 对于浅部钙化病变,在小于120°病变中,球囊无法解除钙化斑块阻碍,支架圆形率为82.75%。在厚度小于0.3 mm的180°钙化病变中,切割球囊在1 215.9 kPa下使钙化发生断裂,支架后圆形率为74.42%;普通球囊在安全扩张压力(1 418.55 kPa)下无法使钙化发生断裂。在270°小于0.3 mm厚钙化病变,普通球囊在1 013.25 kPa下产生3处断裂;切割球囊在1 013.25 kPa下产生2处断裂,球囊无法使厚0...     

冠状动脉旁路移植术后竞争血流对桥血管血流动力学的影响

目的 研究冠状动脉旁路移植术后,不同程度竞争血流对左侧胸廓内动脉管壁壁面切应力(wall shear stress, WSS)的影响。方法 基于阈值分割方法,通过采用SimVascular软件从CT图像提取并重建左侧胸廓内动脉(left internal mammary artery, LIMA) 左前降支（left anterior descending, LAD）吻合口模型。根据LAD的狭窄程度将竞争血流分为无竞争（100%狭窄）、轻度竞争（50%、75%狭窄）和高度竞争血流（0%、30%狭窄）3组。通过数值模拟方法观察上述情况下吻合口模型的血流动力学表现。结果 随着竞争血流的增加,LIMA桥血管管壁WSS逐渐降低,但是震荡程度逐渐增加。高度竞争血流组LIMA管壁平均WSS（0%狭窄：2.73 Pa,30%狭窄：2.85 Pa）明显低于轻度竞争血流组（50%狭窄：4.77 Pa,75%狭窄：6.01 Pa）和无竞争血流组(100%狭窄：8.64 Pa);而其震荡剪切指数(oscillatory shear index, OSI)（0%狭窄：0.206,30%狭窄：0.085）却明显高于轻度竞争血流组（50%狭窄：0.014,75%狭窄：0.013）和无竞争血流组(100%狭窄：0.006)。结论 当LAD狭窄程度小于50%时,大量的竞争血流会使LIMA管壁WSS明显降低,并且呈剧烈震荡的状态,这种不利的WSS表现会影响LIMA的远期通畅率,并造成手术远期疗效的下降。     

左主干分叉病变严重程度的血流动力学功能性评价

目的无保护左主干分叉病变的治疗方式选择很大程度上依赖于病变的严重程度。SYNTAX评分是基于冠脉造影图像对冠脉病变严重程度进行评价的方法,是一种完全解剖学的评价,缺少功能性的分析。本文以总灌注量作为判断病变严重程度的参考量,从血流动力学的角度对不同类型分叉病变严重程度做出评价。方法采用患者三维模型(three-dimensional,3D)耦合个性化的集中参数模型(lumped parameter model,LPM,0D)对不同的分叉病变进行多尺度数值仿真计算,提取不同分支的流量、分叉区域的壁面切应力(wall shear stress,WSS)、壁面切应力振荡指数(oscillatory shear index,OSI)3个血流动力学参数,通过对比这些参数,从血流动力学的角度对不同类型分叉病变严重程度做出分析。结果分支(回旋支)是否病变对总灌注量是有影响的,当分支存在病变时,总灌注量会降低,与SYNTAX评分中对分叉病变严重程度的分类是一致的。从恶化风险(WSS,OSI)来看,当左主干存在狭窄时,分叉区域平均WSS相对比较大,OSI并没有呈现出一定的规律。结论分支存在狭窄的左主干分叉病变比分支不存在狭窄的病变总灌注量更小,心肌缺血程度更严重,狭窄进一步恶化并无明显差异。     

支架血液动力学

本文介绍了计算流体动力学（CFD）在模拟心血管系统血流的进展。特别在分流术支架血液动力学方面的应用。最后给出了两个支架血液动力学的模型,利用CFD技术计算了速度向量场和沿支架管壁的切剪应力分布,得出了在分流动脉内较理想流动的条件。     

T型分叉管内牛顿与非牛顿血流特性对比分析

目的:动脉粥样硬化是引起心血管疾病的重要因素。结合临床心血管相关病例,从交叉学科的角度分析了入口血流速度和血液粘度对T型分叉管内血流分布的影响,以探索T型分叉管内血流分布与动脉粥样硬化形成的关系,为临床诊断与治疗提供一定的指导。方法:根据血液流动的粘性不可压缩Navier-Stokes方程,运用Auto CAD建立了T型分叉血管的几何模型,并采用计算流体力学方法 (Computational Fluid Dynamics,CFD)对分叉管内血液流动进行数值模拟,分析不同初始条件下分叉管内血流分布对动脉粥样硬化形成的影响。结果:数值模拟结果显示,与牛顿血液粘度模型相比,非牛顿血液粘度模型下血流分布较合理;分叉管的壁面切应力明显大于主血管,而分叉管的壁面压力却小于主血管,表明分叉处管壁受到高切应力与低壁面压力的共同作用,血管内壁易疲劳损伤,促进动脉粥样硬化的产生;这与分叉处附近A与B处存在较大面积的低速涡流区相符合,为动脉粥样硬化的形成提供有利条件。结论:通过对T型分叉管血液流体动力学的数值模拟,表明入口血流速度和血液粘度在动脉粥样硬化形成过程中具有重要作用。另外,数值模拟结果与临床检测结果一致,为进一步研究心血管疾病的机理提供一种有效、可靠的研究方法。     

串联药物洗脱支架治疗冠状动脉弥漫性长病变的远期疗效

目的:评价串联药物洗脱支架(DES)治疗冠状动脉弥漫性长病变的远期临床疗效。方法:回顾性分析233例冠状动脉弥漫性长病变且成功接受串联DES置入术或单个长DES置入术的冠心病患者,根据置入支架方式及长度的不同,分为A组:置入串联DES且支架总长度34-59mm(n=85);B组:置入串联DES且支架总长度60-95mm(n=71);C组:置入单个长DES且支架长度35-38mm(n=77)。比较各组术后第1年和第2年主要不良心血管事件(MACE)和支架内再狭窄(ISR)发生率的差异。结果:术后第1年和第2年,三组间MACE和ISR的发生率差异无统计学意义(P>0.05)。结论:串联DES且支架总长度≥60mm治疗冠状动脉弥漫性长病变的远期临床疗效总体满意,安全可行。     

支架植入颅内蜿蜒型动脉瘤的血流动力学仿真

目的　构建蜿蜒型动脉瘤和弯曲支架三维有限元模型,研究支架植入动脉瘤后的血流动力学的变化。方法　通过CAD软件构建出几何实体模型,借助有限元软件利用计算流体力学方法,分别对无支架和有支架的蜿蜒型脑动脉瘤定常流动血流动力学进行数值模拟,分析在动脉瘤中植入内支架前后的瘤腔内流动情形、压力和壁面切应力分布的变化情况。结果　有支架动脉瘤模型上游瘤腔内的血流速度被大大削弱,圆顶突起处局部高压力明显减弱,在下游瘤腔沿壁面的压力也得到明显降低并且分布也均衡了很多,末端唇缘处局部高切应力消失了,出现的是较小且均衡的切应力。结论　有支架模型瘤腔内的流速明显减小,均衡的压力分布与瘤腔内减弱的流动速度是相互统一的,利于瘤腔内血栓的形成。     

开窗技术与平行支架技术治疗主动脉弓部病变的血流动力学研究

目的 研究胸主动脉腔内修复术中开窗技术与平行支架技术对主动脉弓及弓上血管的血流动力学影响,并对比不同术式的差异。方法 研究4例采用不同术式(开窗技术、烟囱技术和潜望镜技术)重建弓上分支的主动脉弓部病变患者,通过随访影像数据建立三维几何模型。将二维相位对比磁共振成像测量的血流量作为升主动脉入口和弓上血管出口的边界条件。使用3单元Windkessel模型获得降主动脉出口的压力波形作为边界条件。通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真获得弓上血管压力、分支支架入口速度矢量以及相对滞留时间等血流动力学参数。结果 潜望镜支架的压力变化最大,其次是开窗支架,烟囱支架的压力变化最小。开窗支架和潜望镜支架的入口流速不均匀,容易形成涡流,烟囱支架入口流速均匀。开窗支架外壁远心侧、“沟槽”部位、烟囱支架和潜望镜支架与血管壁贴合处相对滞留时间偏大。结论 开窗支架和潜望镜支架内外壁压差较大,建议使用球扩支架。烟囱支架内外壁压差较小,建议使用自膨支架。本文预测的术后血栓形成位置与临床随访数据较为一致,故有可能用于主动脉弓部病变介入治疗的手术规划和风险评估。     

左前降支冠状动脉瘤搭桥手术血流动力学研究

目的采用计算流体力学方法,研究大隐静脉(saphenous vein graft,SVG)与左乳内动脉(left internal mammary artery,LIMA)分别作为移植管搭桥手术旷置与结扎冠脉瘤(coronary artery aneurysm,CAA)时移植管的血流动力学,并以此为根据探讨冠脉瘤搭桥手术移植管的选择与冠脉瘤的结扎与否,为临床手术提供可靠帮助。方法首先分别构建SVG和LIMA搭桥旷置冠脉瘤手术模型、SVG和LIMA搭桥结扎冠脉瘤手术三维模型(three-dimensional model,3D Model) 4个模型。然后在建立集中参数模型(lumped parameter model,LPM,zero-dimensional,0D)的基础上,采用几何多尺度方法,将0D集中参数模型与3D冠脉模型耦合计算。研究SVG和LIMA为移植管时流量、壁面切应力(wall shear stress,WSS)、振荡剪切指数(oscillatory shear index,OSI)血流动力学参数。结果不同手术术式左前降支总流量基本相同,约为82 m L/min。OSI:模型1为0. 014 044、模型2为0. 283 494、模型3为0. 0130 35、模型4为0. 023 263。一个周期内平均WSS:模型1为0. 474 5 Pa、模型2为0. 8600 Pa、模型3为0. 442 4Pa、模型4为1. 699 Pa。结论当采用SVG桥时,冠脉瘤旷置与结扎两种方式都有较好的手术效果;当采用LIMA桥时,结扎冠脉瘤有较好的手术效果。旷置冠脉瘤移植管会因高OSI与竞争流较高、桥流量不足导致较不利的血流动力学环境,从而影响手术预期效果。     

切割球囊与半顺应性球囊用于冠状动脉分叉病变预扩张的比较

文题释义：切割球囊：是一类将微切割技术和球囊扩张结合一起的特殊球囊,由一枚球囊组成,球囊外层表面上纵向装有三片或四片粥样硬化切开刀。在球囊未到达病变之前,刀片被紧密包绕在经过特殊折叠的球囊材料之内,不会损伤所过路径的正常血管。到达病变后,在扩张球囊时刀片伸出球囊外面,造成血管中膜的纵形切口。切割球囊适用于2-4 mm直径的血管,直径选择为其与血管直径之比不要超过1∶1,否则会造成内膜撕裂。目前切割球囊主要用在支架内再狭窄病变、开口病变、分叉病变、小血管病变和钙化病变。相对禁忌证为病变严重成角(>45°)、严重钙化、血栓及血管严重扭曲的病变。 紫杉醇药物涂层球囊：是一个由2部分组成的组合产品,一个标准的血管成形球囊导管来提供基础的输送装置,扩张靶向病变部位;另一部分是药物涂层,其在球囊表面的紫杉醇量为3 μg/mm²,该产品主要靠药物在血管内壁的释放发挥作用,可用于治疗小血管病变、分叉病变、部分冠状动脉血管原发病变,以及不能耐受或不适合长期服用抗血小板药物的患者。紫杉醇药物涂层球囊虽然能有效抑制血管平滑肌细胞再生,但不能有效抑制血管壁弹性回缩,后者在血管再狭窄中起着至关重要的作用。 背景：目前冠状动脉分叉病变治疗尚无高效统一的最佳方案,较多采用主支植入药物洗脱支架、分支用药物涂层球囊扩张的简单策略,但单纯直接的药物涂层球囊扩张不能克服血管壁弹性回缩难题,远期仍存在分支丢失的风险。 目的：比较切割球囊与半顺应性球囊用于冠状动脉分叉病变预扩张的疗效和安全性。 方法：选择2016年8月至2018年5月焦作市人民医院收治的冠状动脉分叉病变患者110例,其中男83例,女27例,年龄18-88岁,按照分层区组随机化原则分为观察组(n=55)和对照组(n=55)。两组均进行经皮冠状动脉介入治疗,观察组主支采用切割球囊预扩张后植入药物洗脱支架,分支采用切割球囊预扩张后行药物涂层球囊扩张;对照组主支采用半顺应性球囊预扩张后植入药物洗脱支架,分支采用半顺应性球囊预扩张后行药物涂层球囊扩张。术后即刻造影,判定主支、分支的前向血流TIMI分级及有无血管夹层发生;术前、术后即刻、术后6个月、12个月应用冠状动脉造影定量分析主支及分支血管参考直径、最小内径及狭窄程度;记录两组术后12个月内的主要心血管不良事件。研究已获得焦作市人民医院道德伦理委员会审核批准。 结果与结论：①术后即刻造影,观察组主支、分支的前向血流TIMI 3级达标率高于对照组(P=0.007,0.015),主支、分支的血管夹层发生率低于对照组(P=0.023,0.012),主支、分支的紧急靶血管重建率低于对照组(P=0.006,0.026);②观察组术后即刻、6个月及12个月的冠状动脉保持成功率高于对照组(P均 < 0.001);③术后即刻、6个月及12个月,观察组的主支、分支最小内径均大于对照组(P均 < 0.01),主支、分支内径狭窄程度均小于对照组(P均 < 0.05);④术后12个月内,观察组的主支、分支靶血管再狭窄率低于对照组(P=0.038,0.043),主要心血管不良事件发生率低于对照组(P=0.025);⑤结果表明,在适用主支病变植入药物洗脱支架、分支病变植入药物涂层球囊治疗冠状动脉分叉病变中,切割球囊预扩张较半顺应性球囊预扩张更加安全、有效,并能降低靶血管再狭窄率及主要心血管不良事件发生率。 ORCID: 0000-0002-6099-4241(晋辉) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

不同设计心血管支架的血流动力学分析

血液对血管壁的剪应力在支架内膜增生过程中起着非常重要的作用，低剪应力往往能促进内膜增生。我们利用计算流体动力学的方法，分析了定常流与脉动流两种条件下，支架植入引起的血管壁面剪应力的变化。结果发现：支架尺寸与结构的变化能够引起血管壁面剪应力的明显变化，这对于心血管支架的设计具有一定的指导意义。     

具不同狭窄-吻合口位置关系的冠状动脉搭桥术的血流动力学仿真分析

目的通过有限元仿真探索带有辅助搭桥血管模式的冠状动脉搭桥术中,辅助搭桥管吻合口与冠状动脉狭窄处之间的距离对该吻合口及其下游区域的血流动力学影响,为带有辅助搭桥管的新型冠状动脉搭桥术的临床应用提供理论指导。方法利用有限元分析方法,假定血液为不可压缩牛顿流体,建立3种搭桥血管模型,其冠状动脉上吻合口和狭窄的距离分别为0.0045 m、0.006 m和0.009 m。通过仿真结果考察不同模型中的血流速度、壁面切应力等参数的变化。结果吻合口与狭窄处之间的距离不同,冠状动脉血管内的血流动力学参数也不相同。速度方面,心动周期0.09 s时刻L1.5模型中吻合口足跟处轴向截面的最大速度约为0.54 m/s,同时刻L2和L3模型中其最大速度分别为0.45 m/s和0.37 m/s。壁面切应力方面,0.09 s时刻,L1.5模型中吻合口对应面的血管壁上其流动停滞点距离吻合口足跟仅为0.0024 m,同时刻L2和L3模型中其流动停滞点距离足跟处分别为0.0039 m和0.0068 m,长度明显增加。其他时刻流动停滞点分布有相同趋势。结论在实施冠状动脉搭桥术时,吻合口与狭窄处之间保持较大的距离,有利于改善吻合口处的血流动力学环境,降低吻合口处发生再狭窄的可能性。     

雷帕霉素与紫杉醇洗脱支架置入治疗冠状动脉病变的有效性

背景：药物洗脱支架置入治疗冠状动脉病变具有良好的临床效果,但不同支架的治疗效果可能存在一定差异。 目的：比较不同支架置入治疗冠状动脉病变的临床效果。 方法：纳入278例冠状动脉病变患者,均接受冠状动脉支架置入治疗,其中91例置入雷帕霉素洗脱支架,92例置入紫杉醇洗脱支架,95例置入裸金属支架。支架置入后随访12个月,记录死亡和心肌梗死等不良心脏事件发生情况,以及冠状动脉再狭窄发生情况及材料宿主反应。 结果与结论：雷帕霉素洗脱支架组与紫杉醇洗脱支架组冠状动脉再狭窄率、急性心肌梗死发生率、冠状动脉旁路移植或再次经皮冠状动脉介入治疗率均低于裸金属支架组(P < 0.05),雷帕霉素洗脱支架组与紫杉醇洗脱支架组上述指标比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。3组死亡率比较差异无显著性意义(P > 0.05)。3组均未发生支架移位、脱落、断裂、置入位置不良及白细胞增多和血小板减少、溶血等情况。表明两种药物洗脱支架的治疗效果相当,均优于裸金属支架。  中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

Bentall手术和分叉支架植入术治疗Stanford A型夹层动脉瘤

目的总结应用Bentall手术和分叉支架植入术(杂交手术)治疗Stanford A型夹层动脉瘤结果。方法 Stanford A型夹层动脉瘤患者40例,其中男32例,女8例,年龄范围为25~75岁,平均(43.8±14.7)岁。其中28例在深低温停循环下行杂交手术,12例在中低温体外循环下行Bentall手术。应用SPSS 13.0统计软件分析杂交手术组和Bentall手术组、死亡组与存活组手术前后肝肾功能、心肌酶变化。结果 40例主动脉瘤患者中治愈出院的为36例,治愈出院率为90%。死亡4例,总死亡率为10%。存活患者无截瘫及脑中风发生。杂交手术组和Bentall手术组肝肾功能、心肌酶指标均无显著性差异。死亡组与存活组比较,患者术后肝肾功能、心肌酶多项指标有显著性差异。结论深低温停循环下行Bentall手术和分叉支架植入术治疗Stanford A型夹层动脉瘤安全有效;体外循环中注意保护肝脏功能可以进一步提高生存率。     

冠状动脉开口病变治疗中支架精确定位技术研究进展

对于冠状动脉开口病变,支架的精确定位可有效提高介入治疗的效果.本文重点介绍了现有的几种支架精确定位的技术和相关的辅助器械,其中包括支架draw-back技术,Szabo或＂尾丝＂技术,使用镍钛记忆合金的Ostial Pro支架定位系统.本文阐明了支架植入时精确定位的关键技术要求,介绍了上述3种支架定位技术在国内外的临床使用情况.本文最后介绍了建立在Ostial Pro支架定位系统基础上,作者设计的一种镍钛合金丝一体成型的支架精确定位系统,希望提高支架定位装置的安全性和可操控性.     

不同连接筋结构的支架治疗椎动脉狭窄的血流动力学数值模拟

目的 研究具有不同连接筋结构的支架治疗椎动脉狭窄后的血流动力学效果,以期为支架的设计以及介入治疗提供更加科学的指导。方法 采用Pro/Engineer建立带有狭窄的椎动脉模型和3种不同连接筋的支架模型（根据连接筋形状分别称为L-支架、V-支架和S-支架）;利用有限元分析软件ABAQUS模拟这些支架在狭窄椎动脉中扩张后的结果,并分别建立3种支架治疗椎动脉狭窄后的流场有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS-CFX对3个模型进行血流动力学数值模拟。结果 与V型和S型连接筋相比,L型连接筋造成了较小的低壁面切应力分布面积及较少的血流停滞区。结论 L型连接筋具有较好的血流动力学效果,潜在地可降低支架内再狭窄发生的可能性,从而为支架选择、支架设计和手术规划等提供科学依据。