急性自行车运动干预对颈总动脉血流动力学的影响:女篮运动员与普通女性的比较

目的 比较相同运动干预对运动员和普通人群产生的血流动力学影响,为寻找有效预防或逆转动脉硬度增加的运动训练方式提供一定参考。方法 以10名女子篮球运动员（运动员组）和10名普通女性大学生（对照组）为实验对象,连续踩踏4组功率自行车训练为运动干预,采用超声多普勒技术测量与计算颈总动脉在静息状态和运动干预后颈总动脉相关血流动力学参数：心率、血压、动脉硬度、动脉管径、轴心血流速度、搏动指数、血流量率、周向应变和壁面剪切力。结果 在静息状态下,运动员组动脉硬度低,动脉管径大,心率和轴心血液流速低,平均血流量率高,收缩压和平均压低,最大和平均壁面剪切力小,最小壁面剪切力大。施加相同强度自行车运动干预后2组均表现为,周向应变、心率、轴心血液流速、血流量率、收缩压、最大和平均壁面剪切力均显著地增加。而运动员组的颈总动脉硬度、心率、轴心血液流速、收缩压、最大和平均壁面剪切力和搏动指数显著地低于对照组,动脉管径和舒张压显著大于对照组。结论 在施加急性运动干预时,运动员组颈总动脉表现出了更好的顺应性,这可能是因为长期篮球运动训练已经改善了运动员组动脉的结构与功能（动脉管径增大与硬度降低）,使得运动员组具有更好的静息大脑供血能力。另外,对照组的壁面切应力相较于运动员组具有更强的振荡性,动脉硬度急性增大。如果长期坚持急性自行车训练,有可能对颈总动脉血管结构与功能产生不利影响。     

急性无氧功率自行车运动对颈总动脉弹性模量 和局部血液动力学的影响

目的研究急性无氧功率自行车运动对不同性别人体颈总动脉弹性模量和局部血液动力学的影响。方法以9名男性和8名女性20～30岁年龄段的健康志愿者作为研究对象,使用无氧功率自行车持续进行4组相同强度的急性运动训练。应用彩色超声多普勒分别检测静息状态及每组运动训练后的颈总动脉管径波形、轴心流速波形,用电子自动血压计同步检测心率和血压大小。运用经典血液动力学理论对检测数据进行分析,计算颈总动脉的弹性模量和局部血液动力学参数,包括压力-应变弹性模量、流量率、周向应变、壁面切应力和振荡剪切指数。结果运动后心率增加;随着运动的积累,颈总动脉弹性模量呈增加趋势;一个心动周期内轴心血流速度和流量率最大值与平均值上升,流速和流量率最小值下降;收缩压和平均压增高,舒张压无明显改变;周向应变无明显改变;切应力最大值有明显增加的趋势,切应力最小值下降趋势明显;振荡剪切指数也有增大的趋势。结论急性无氧功率自行车运动可增加20～30岁年龄段不同性别志愿者的颈总动脉弹性模量,并对颈总动脉局部血液运动学和动力学功能参数产生明显的影响。本文结果将为无氧运动调控脑血管功能提供有用的血液动力学信息。     

锁骨下动脉、颈总动脉和椎动脉分叉处血流动力学数值模拟

目的:探讨锁骨下动脉、颈总动脉和椎动脉分叉处的血流动力学特性,分析该处发生血管狭窄引起大脑供血不足的 血流动力学原因。方法:采用内蒙古民族大学附属医院神经内科提供的CT数据,应用医学建模软件MIMICS20.0将患者 二维CT数据进行三维血管重建,经过网格划分及边界条件设置后导入计算流体力学软件FLUENT14.5中。计算和分析 不同血液入口速度的锁骨下动脉、颈总动脉和椎动脉分叉处的血流动力学特性。结果:在血液入口速度不同的情况下,锁 骨下动脉、颈总动脉和椎动脉分叉处的血液流场分布、血液压力分布和血管壁面切应力分布有显著变化。在血液入口速 度增大时,锁骨下动脉分叉处和颈总动脉分叉处的血液流速快、血管壁压力大,颈总动脉内侧血管壁面切应力大,但锁骨 下动脉分叉处和颈总动脉分叉处血管壁面切应力数值和变化幅度小,属于低切应力区。结论:通过血流动力学数值模拟 研究,分析锁骨下动脉、颈总动脉和椎动脉分叉处易发生粥样斑块病变导致大脑供血不足的血流动力学原因。     

管径比对全阻塞动脉旁路移植流场影响的数值研究

目的 研究管径比对全阻塞动脉旁路移植流场的影响,为指导动脉旁路移植手术,减少术后再狭窄提供理论依据。方法 采用数值方法研究5种不同移植管与主血管的管径比对全阻塞情况下动脉旁路移植流场的影响,分析速度、二次流、壁面切应力和壁面切应力梯度等血流动力学参数的分布及其随管径比增大的改变。同时,为表明本文所采用模型的合理性,针对目前常使用的两类模型,比较在管径比1.0情况下全阻塞完整模型（Model A）、全阻塞局部模型（Model B）和75％狭窄完整模型（Model C）之间的血流动力学差异。结果 Model A和Model C的血流动力学特性是完全不同的;移植管顶部截面内的速度分布对下游吻合处的主血管底部壁面切应力的影响是显著的,最大相差达79％。大管径比时,主血管底部的壁面低切应力区较大,但壁面切应力分布均匀,壁面切应力梯度较小。而小管径比时,主血管底部的壁面低切应力区较小,但壁面切应力梯度较大。结论 采用整体模型单独研究全阻塞情况下的管径比对流场的影响是有必要的。管径比对全阻塞动脉旁路移植的流场具有显著影响,采用大管径比进行动脉旁路移植将有助于缓解吻合口处由于再狭窄而产生的阻塞。     

自发性高血压大鼠颈总动脉的平均壁面切应力和周向应力

目的确定自发性高血压大鼠(SHR)颈总动脉的平均壁面切应力(WSS)和周向应力(CS),并与同龄正常血压大鼠(WKY)相对比,观察SHR和WKY大鼠颈总动脉平均WSS和CS的特征。方法选取12周龄SHR作为动物模型,同龄WKY为对照组;通过在体测定颈总动脉的平均血流量与平均血压,离体测量颈总动脉的无载荷状态形态学数据,以及在体轴向伸长比条件下颈总动脉段的压力(p)-容积(V)关系,确定颈总动脉平均WSS和CS;同时比较SHR和WKY颈总动脉的平均血压和血流量、无载荷和载荷状态几何尺寸以及平均WSS和CS的特征。结果与正常血压的WKY组相比,SHR组颈总动脉血压明显增高、流量明显降低;无载荷和载荷状态下SHR组动脉的内外半径均增大,载荷状态下SHR组动脉壁厚减小;SHR颈总动脉平均WSS明显降低,而CS明显增高。结论高血压和低流量引起了SHR颈总动脉重建;低WSS和高CS是SHR颈总动脉血液动力学参数的重要特征;WSS和CS的协同作用可能是反映动脉重建的敏感指标之一。     

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。     

颈动脉血液动力学的数值模拟

背景:由于颈动脉个体差异的多样性,血流量的不同等,因此建立人体真实动脉模型有其自身的局限性。目的:分析不同颈总动脉脉动入口波形和内外颈动脉出口流量分配比对颈动脉血液动力学的影响。方法:建立标准性颈动脉音叉式分叉TH-AHCB三维模型。采用不同脉动入口条件和出口流量分配比,利用ANSYS流体分析软件数值模拟颈动脉分叉管内流场,计算血液动力学参数,包括速度、壁面剪切力(WSS)等,结合数值计算结果,不同角度分析其与动脉粥样硬化的关系。结果与结论:内外颈动脉的出口流量分配比的差异对分叉管内的流场影响很大;颈总动脉入口脉动波形的变化不仅改变血液动力学参数(速度、压力、壁面切应力等)的差值,同时还会导致力学机制作用的范围改变。     

不同入口流量波形对颈动脉分叉壁面切应力的影响

目的 研究不同颈总动脉生理流量波波形对颈动脉分叉壁面切应力的影响。方法 建立颈动脉分叉TF-AHCB数值模型。用Womersley方法求解Bloch和Holdsworth两种经典的血液流量波形的速度分布,并作为入口条件用CFD软件计算分叉管内流场和壁面切应力分布。结果 两种波形在颈动脉分叉根部外侧壁形成的低切应力区相仿,但具有较低重搏波波谷的Holdsworth波形使局部振荡剪切因子明显增大。Holdsworth波形产生的振荡剪切因子是Bloch波形产生的1.75倍,局部最高值可达0.49。结论 在对动脉分叉管血流动力学数值或实验模拟中,正确设定入口流量波形和速度剖面条件是重要的。     

基于三维医学影像的脑动脉瘤内血液流动的数值模拟

目的 利用数值模拟研究具有病人特异性的脑动脉瘤内的血液流动,为脑动脉瘤的破裂风险的评价和动脉瘤介入栓塞后复发风险的评价提供帮助。方法 从两例脑动脉瘤病人的3D-RA数据中重建动脉瘤几何模型,血液流变学模型选择假塑性非牛顿流体模型,利用商用CFD软件Fluent对两例动脉瘤内的血液流动进行数值模拟。结果 数值模拟给出了动脉瘤内的流线图、重要截面上的速度分布图、壁面上的切应力分布和压力分布图。并且绘制了在收缩期时刻动脉瘤颈部和瘤顶部各20个点上的壁面切应力和压力的变化情况。结论 血流动力学因素如流速、压力、壁面切应力、流动对壁面的冲击状况等因素与动脉瘤的生长和破裂密切相关,而由于脑动脉瘤形态各异、载瘤动脉与动脉瘤体的几何关系复杂,所以具有病人特异性的数值模拟对于研究动脉瘤破裂和复发风险具有重要价值。动脉瘤颈部的壁面切应力和壁面切应力的波动的变化规律并不相同,需要进一步研究壁面切应力的波动与脑动脉瘤生长与破裂之间的定量关系。     

腹主动脉叉血流动力学边界元分析

本文利用边界元方法计算了腹主动脉叉。在动脉粥样硬化前后的血液流场、血管壁切应力等血液流体动力学特性,通过对动脉粥样硬化产生前后,左、右髂总动脉壁切应力的计算结果分析,对粥样斑块病变产生和发展的血液流体动力学原因做出了判断。结果显示:腹主动脉叉几何形状的不对称性导致分叉处血液流速、血管壁切应力分布的不对称,内侧壁切应力大于外侧壁,右髂总动脉内侧壁切应力大于左髂总动脉。动脉粥样硬化处由于血管腔变窄血液流速明显变大、切应力变大,容易使斑块表面撕裂出现组织增生,粥样斑块下游处血流速度、切应力减小,形成血液分离区,使血细胞聚集,造成动脉粥样硬化发展、加剧。     

一种可控性大鼠颈总动脉狭窄模型的建立及切应力测定

目的：为在体研究切应力改变诱导内皮细胞组织因了的表达建立一种可控性的大鼠颈总动脉狭窄模型。方法：54只SD大鼠随机分为9组，用自制硅胶管套扎左颈总动脉中段，术后不同时相点用TS 420型多普勒血流仪测定血流量，灌注前用DIGITEXα数字血管减影操作系统测定血管内径，用Poiseiuue流体力学公式Tw=32ηQ／πD^3计算切应力。结果：颈总动脉狭窄85％后，平均血流量减少了65％，局部切应力发生了显著变化（P〈0．01），在7d内无明显改变。结论：硅胶管套扎大鼠颈总动脉中段的狭窄模型，是比较理想的在体检测血流壁切应力改变对血管内皮细胞形态和功能影响的方法。     

L-NAME诱导妊娠高血压大鼠动脉重建的特征

目的探讨妊娠高血压大鼠动脉重建的特征。方法采用亚硝基左旋精氨酸甲酯(L-nitro-arginine methylester,L-NAME)诱导,构建妊娠高血压大鼠模型,以正常孕鼠为对照,用无创鼠尾血压测量仪测量血压以确认模型构建成功。测量血液黏度、左侧颈总动脉平均血流量,检测胸主动脉和颈总动脉的管壁厚度、管腔内径、张开角,计算并比较颈总动脉平均切应力的变化。Western blotting检测胸主动脉血管成分胶原蛋白Ⅰ(collagenⅠ,ColⅠ)、胶原蛋白Ⅲ(collagenⅢ,ColⅢ)表达,分析动脉血管重建程度。结果妊娠高血压模型大鼠血黏度增加,平均血流量降低;颈总动脉和胸主动脉壁厚内径比明显增大;颈总动脉张开角减小,胸主动脉张开角增大;颈总动脉平均切应力降低(28.52±3.08)%;ColⅠ表达下降,ColⅢ表达增加,ColⅠ、Ⅲ比例显著减小。结论妊娠高血压大鼠平均切应力下降,胸主动脉和颈总动脉发生血管重建。研究结果可以为妊娠高血压发病机制的深入研究提供基础实验数据支撑。     

弯曲血管内血流与动脉粥样硬化斑块的相互影响与作用

作为文章[1]的继续,本文在文章[1]的分析结果基础上,针对壁面对称和非对称狭窄的两种不同情况,通过数值计算给出弯曲狭窄血管内血流的轴向和周向切应力的分布曲线,并讨论其随管壁面几何参数的变化情况。同时,还讨论壁面几何参数对平均血流量和压力降影响的规律。从中发现,当狭窄较轻时(λ<0.2),壁面切应力、平均流量和压力降受狭窄度(λ)的影响不大,而在狭窄较严重时(λ>0.7),狭窄度微小的变化会引起它们急剧变化。此外,在讨论狭窄的非对称性对上述血流动力学参数的影响时还发现,非对称性只对轴向切应力有明显的影响,而对其它参量的影响并不十分显著。     

高血压与低切应力对大鼠颈总动脉血管重建的影响

目的研究高血压与低切应力对血管重建的影响及其机制,这对于阐明血管疾病的发病机理以及提供诊断、治疗的一些基本原理都将有重要的理论和实际意义。方法通过腹主动脉缩窄,结扎左颈总动脉的部分分支建立高血压、左颈总动脉低切应力以及高血压伴有低切应力大鼠动物模型。几何形态学方法观测左颈总动脉的壁厚及壁厚/内径比的变化;金属蛋白酶谱法分析MMP-2活性;免疫印迹法检测信号通路分子p-Akt分子以及Rho GDIα的表达变化。结果高血压和低切应力均可诱导颈总动脉MMP-2活性和壁厚及壁厚/内径比显著增加;当高血压伴有低切应力时,两者的协同作用诱导颈总动脉MMP-2活性和壁厚及壁厚/内径比进一步增加,从而促进血管重建。低切应力可诱导颈总动脉p-Akt的表达水平,且与低切应力大小相关,切应力低,p-Akt的表达水平高。当高血压伴有低切应力时,两者的协同作用诱导p-Akt的表达水平进一步增加。高血压和低切应力可诱导颈总动脉RhoGDIα表达增加;当高血压伴有低切应力时,两者的协同作用诱导颈总动脉Rho GDIα表达进一步增加。结论高血压与切应力协同作用对血管重建的影响最为显著,Akt和Rho GDIα信号通路参与了高血压与低切应力诱导的血管重建过程。     

下肢动脉覆膜支架边缘狭窄的血流动力学分析

通过建立镍钛合金覆膜支架的三维模型研究治疗下肢动脉狭窄的覆膜支架植入血管后的血流动力学情况。首先,进行有限元压握仿真,模拟8 mm直径的覆膜支架植入7 mm直径的血管后受到的径向压握变形,再提取出有限元结果,建立植入血管后的模型,进行计算流体动力学仿真分析。结果显示覆膜支架近端覆膜与血管贴壁不良,血液内渗区域的低壁面切应力占总低壁面切应力区域的28.5%,血液内渗区域的低流速区域占总低流速区域的30.1%。覆膜支架边缘的贴壁不良可能是造成支架植入后边缘狭窄的主要原因。     

二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟与分析

本研究的目的在于探讨血液动力学参数对于动脉瘤形成、生长以及破裂的影响。从医学影像学图像出发,进行二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟。将其结果与刚性动脉瘤结果在速度矢量场和切应力分布上进行对比,发现两者存在较大差异。主要表现在几个截面的速度分布有较大差异,其中一个出口的速度分布明显偏心,这将影响壁面的应力分布以及管壁物质交换。弹性和刚性模拟沿瘤壁的壁面切应力分布曲线走势基本相似,所不同的是两者的切应力数值特别是在瘤颈附近存在较大差异。通过分析阐明弹性壁模型更加符合临床与病理生理实际。研究结果对于分析动脉瘤形成、生长破裂以及预后有重要的临床应用价值。     

动脉血流改变后壁切应力动态变化的检测与分析

在实验兔发出甲状腺前动脉的远心端结扎左颈总动脉,使其近心段血流约减少了９０％ ,在术后不同时相点观测该部位血流壁切应力的动态变化规律,以期进一步研究切应力在内皮重建过程中的作用。结果表明,切应力在术后的变化可概括为三个阶段：正常对照切应力→切应力显著降低阶段（术后１ ｈ～７ ｄ）→从低切应力显著增高阶段（术后７ ｄ 以后）→切应力回复正常对照水平阶段（术后３０ ｄ 以后）。这种改变与动脉管径的缩减密切相关。说明血流改变后切应力在调控动脉重建中可能起主要作用。     

低切应力对动脉粥样硬化形成及血管平滑肌细胞α-肌动蛋白和c-Myc蛋白表达的影响

目的为探讨低切应力对颈总动脉粥样硬化形成及其血管平滑肌细胞增殖的影响，建立了低切应力颈总动脉粥样硬化模型；并观察了血管平滑肌细胞的α-肌动蛋白和c-Myc蛋白表达的变化。方法手术结扎家兔左颈外动脉，术后高脂饲料喂养。组织学和免疫组织化学方法观察粥样斑块的形成和α-肌动蛋白及c-Myc蛋白表达的变化。结果在低切应力颈总动脉粥样硬化模型中，颈总动脉较早出现明显粥样斑块，管壁增厚，管腔内径变小；颈总动脉血管平滑肌细胞(VSMC)的α-actin含量减少、c-Myc表达增高。结论低切应力促进了动脉粥样硬化斑块的形成，促使粥样硬化动脉VSMC增殖能力增强。     

基于MRA的个体化腹主动脉瘤计算机仿真

目的探讨基于MRA图像进行个体化腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)计算机仿真研究的可行性,并从血流动力学层面探讨AAA的发生、发展和破裂机制。方法基于AAA患者的MRA数据采用逆向建模法建立AAA的三维几何模型;采用FLUENT软件进行数值模拟,假设血管壁为刚性壁,血液为不可压缩牛顿流体,建立瞬态模型。将收敛之后的数据导入到CFD-Post中进行结果分析,输出心动周期内不同时刻的血流流线图、流速分布图、血管壁面切应力分布图以及压力分布图。结果AAA瘤颈处血液流动的方式以层流为主,瘤腔内血流以涡流、湍流为主,且在瘤体膨大处较明显;瘤颈处血液流速快于瘤腔,瘤腔大部分区域在整个心动周期内都处于较低的流速水平,且波动不明显,瘤腔内的高流速区域多位于入口血流直接延续的部位;射血期的壁面切应力的量值及其变化幅度均大于充盈期,壁面切应力较高的区域总是分布于瘤颈附近,瘤腔的切应力在整个心动周期内始终处于较低水平;瘤体的壁面压力量值及其分布范围在射血峰值(t=0.08 s)时最大。加速射血期的壁面压力及其变化范围均较减速射血期及充盈期大。结论基于MRA图像可建立个体化的AAA计算机仿真模型,通过计算机仿真得到的AAA内血流分布规律对AAA的研究和临床个体化的诊治有一定的帮助。     

大鼠颈总动脉与脑膜中动脉粘弹性测试

以生物力学的观点研究大鼠颈总动脉与脑膜中动脉应力松弛和蠕变粘弹性行为,为临床提供生物力学参数。对大鼠颈总动脉与脑膜中动脉进行拉伸应力松弛、蠕变实验。得出了颈总动脉与脑膜中动脉拉伸应力松弛、蠕变实验数据和曲线,以一元线性回归分析的方法处理实验数据,得出了大鼠颈总动脉与脑膜中动脉归一化应力松弛函数、蠕变函数数据和曲线及两组试样实验数据的回归系数c、d和ab、值。结果表明:脑膜中动脉应力松弛、蠕变7200s应力松弛量、蠕变量显著大于颈总动脉(P<0.05)。