中等严重程度冠状动脉病变模型的血流动力学参数分析
血液循环动力学特性分析及心血管健康评估模型
血液循环动力学特性分析及心血管健康评估模型血液循环动力学是指血液在心血管系统中流动的力学规律以及相关参数的研究。
心血管系统是人体内最重要的系统之一，它确保了氧气和营养物质的输送、代谢产物的清除以及激素和免疫细胞的传递。
心血管疾病是造成全球死亡和残疾的主要原因之一，因此，了解血液循环动力学特性对于心血管健康评估和疾病预防至关重要。
血液循环动力学特性可以通过多种方法进行评估，包括非侵入性和侵入性技术。
非侵入性技术包括超声心动图和核磁共振成像，这些方法可以提供心脏结构和功能的信息。
侵入性技术包括导管检查和心导管术，可以提供更详细和准确但较为创伤的血流动力学参数。
血流动力学参数包括心输出量、心脏收缩力、周围阻力和血流速度等。
心输出量是指单位时间内从心脏每分钟泵出的血液量，它是评估心血管系统功能的重要指标。
心脏收缩力是心脏收缩产生的力量，它取决于心肌的收缩能力和负荷情况。
周围阻力是循环系统中血管对血液流动的阻力，它受血管的直径、长度和血液的黏稠度等因素的影响。
血流速度是血液在血管中流动的速度，它反映了血液的流动性和血管的阻力。
这些参数的变化可以反映心血管系统的整体状态和疾病的发展。
为了更好地评估心血管健康状况并预测心血管疾病的风险，研究人员开发了各种心血管健康评估模型。
这些模型基于大量的流行病学数据和心血管疾病的风险因素，如高血压、高血脂、糖尿病、吸烟等。
通过分析这些风险因素和血流动力学参数的关联性，可以建立一个综合评估模型，用于判断个体患心血管疾病的风险。
心血管健康评估模型通常包括心血管疾病的风险评估和心血管健康指数的计算。
心血管疾病的风险评估可以通过心血管风险评分表来完成，该表根据各种风险因素进行评分，然后根据总分来估计患病风险的概率。
心血管健康指数是一个综合指标，通过将各种血流动力学参数和风险因素考虑在内，来评估一个人的心血管健康状况。
随着科技的发展和研究的进一步深入，心血管健康评估模型也在不断改进和完善。
参数解读与血流动力学讲课文档
PCCI：脉搏持续心指数
第二十二页，共34页。
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2、Cardiac function index（心功能指数， CFI）和Global ejection fraction（全心射血 分数，GEF）
CFI = CI / GEDVI
第二十四页，共34页。
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1、 Extravascular Lung Water（血管外肺水，
EVLW）
Extravascular Lung Water (EVLW) is the amount of water content in the lungs. It allows bedside
11 第十一页，共34页。
High contractility
Normal Contractility Poor contractility
volume overloaded
Preload
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Preload, CO and Frank-Starling Mechanism
SV
V
SV
GEDI = GEDV / M，是非连续指标 不受PEEP、导管位置、心肌收缩力及顺应性影响 正常值：680–800 mL/m2
第十四页，共34页。
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2、Intrathoracic Blood Volume（胸腔内血容量，ITBV ）
Intrathoracic Blood Volume (ITBV) is the volume of the 4 chambers of the heart + the blood
评估全心收缩功能 不受前负荷因素所影响，可真正了解强心药物的药效 正常值：4.5-6.5/min
血流动力学监测各项参数与病情评估
血流动力学监测各项参数与病情评估1. 引言血流动力学监测是对患者的心血管功能进行实时评估的重要方法。
通过监测各项参数，可以客观地评估病情和指导治疗。
本文将探讨血流动力学监测各项参数与病情评估的相关性。
2. 血流动力学监测参数2.1 心率心率是血流动力学监测的基本参数之一，反映了心脏搏动频率。
高心率可能表明心脏负荷增加或存在心律失常，而低心率可能反映心脏功能减退。
通过监测心率，可以初步评估患者的心脏功能状态。
2.2 血压血压是血流动力学监测的另一个重要参数，包括收缩压和舒张压。
收缩压反映了心脏收缩时的压力，舒张压反映了心脏舒张时的压力。
通过监测血压，可以评估患者的心脏泵血功能和外周血管阻力。
2.3 心输出量心输出量是指心脏每分钟向体循环中泵出的血液量。
心输出量的变化可以反映心脏泵血功能的改变。
通过监测心输出量，可以了解患者的心功能状态。
2.4 中心静脉压中心静脉压是指静脉血返回心脏时静脉系统内的压力。
中心静脉压的升高可能表明心脏前负荷增加或心脏泵血功能下降。
通过监测中心静脉压，可以评估患者的心脏前负荷状态。
2.5 氧饱和度氧饱和度是指血液中氧气与血红蛋白结合的程度。
通过监测氧饱和度，可以了解患者的氧供需平衡和组织氧合情况。
低氧饱和度可能提示组织缺氧。
3. 病情评估通过监测血流动力学各项参数，可以进行病情评估，包括但不限于以下方面：- 心脏功能评估：通过心率、血压和心输出量等参数的变化，可以判断心脏功能是否正常，是否存在心脏负荷过大或心脏泵血功能下降等问题。
- 血容量评估：通过中心静脉压的监测，可以了解患者的血容量状态，以指导液体管理和循环支持治疗。
- 氧代谢评估：通过氧饱和度的监测，可以了解患者的氧供需平衡，评估组织氧合情况，从而指导氧疗和呼吸支持治疗。
4. 结论血流动力学监测各项参数与病情评估密切相关。
通过监测心率、血压、心输出量、中心静脉压和氧饱和度等参数，可以客观地评估患者的心血管功能和病情变化，指导临床治疗的决策和调整。
临界血流储备分数指导中度冠状动脉病变治疗的临床价值
011 年 5 月第 5 卷第 9 期 中华临床医师杂志 ( 电子版 ) 2
Chi n J Cli ni ci ans( E l e ctr o ni c E di ti o n) ， M ay 1， 2 011， Vo l. 5， No . 9
� 短篇论著 �
临界血流储备分数指导中度冠状动脉病变治疗的临床价值
李勇 任法新 方毅民 杨军 刘少荣 王桂乐
� �摘要 � 目的 探讨血流储备分数 ( F F R ) 处 于临界值 ( 0.75 0. 80 ) 时 在指导中 度冠状 动脉病 变治疗策略的 应 用价 值� 方法 5 0% 5 0 例 定 量 冠 状动 脉 造 影 ( QCA ) 显示 中 度 冠 状动 脉 病 变 ( 狭窄 70% ) 并且 � F F R 处于临界值的冠心病患者随机分为经皮冠状动脉介入治疗组( P CI组， = 2 5) P CI 组和保 守组 M A CE 发生率
1 例( 4% ) 发生非致死性心肌梗死， 1 例( 4% ) 行再次血管重建术; 保守组 3 例( 12 % ) 行再 次血管重建 术�P CI 组和保守组 心 � 绞痛 发生 率 分别 为 16% ( 4/2 5) 和 2 4% ( 6 /2 5) ， 差 异也 无统 计 学意 义 ( 0. 05) �结论 75 中度冠状动脉病变若 F F R 处于临界值( 0. 冠状动脉狭窄; 0.80 ) ， 仍可安全给予药物保守治疗� � 关键 词� 血流储备分数， 心肌; 血管成形术， 经腔， 经皮冠状动脉
5 )， 和药物治疗组( 保守组， = 2 平均随访 12个月， 观 察两组 主要不良 心血管 事件 ( M A CE ， 包 括心源 性死亡� 非致死性心肌梗死� 再次血管重建术 ) 和 心绞痛 情况�结果 分别为 8% ( 2 / 2 5) 和 12 % ( 3/2 5) ， 差异无统计学意义 ( > 0. 05 ) �其中两组 均无心源 性死亡， P CI组 >
冠脉病变SYNTAX评分,值得收藏(附图)
冠状动脉病变SYNTAX评分体系（附图）、冠状动脉树注：1. 右冠状动脉近段2. 右冠状动脉中段3. 右冠状动脉远段4. 右冠-后降支16.右冠-后侧支16a.右冠-后侧支第一分支16b.右冠-后侧支第二分支16c.右冠-后侧支第三分支5. 左主干6. 前降支近段7. 前降支中段8. 前降支心尖段9. 第一对角支9a.第一对角支a10. 第二对角支10a.第二对角支aLeft dominanceRight dominance11. 回旋支近段12. 中间支12a.第一钝缘支12b.第二钝缘支13. 回旋支远段14. 左后侧支14a.左后侧支a14b.左后侧支b15. 回旋支-后降支、各节段的权重因数冠脉节段右优势型冠脉左优势型冠脉1.右冠状动脉近段102.右冠状动脉中段103.右冠状动脉远段104.右冠-后降支1/16.右冠-后侧支0.5/16a.右冠-后侧支第一分支0.5/16b.右冠-后侧支第二分支0.5/16c.右冠-后侧支第三分支0.5/5.左主干566.前降支近段 3.5 3.57.前降支中段 2.5 2.58.前降支心尖段119.第一对角支119a.第一对角支a1110.第二对角支0.50.510a.第二对角支a0.50.511.回旋支近段 1.5 2.512.中间支1112a.第一钝缘支1112b.第二钝缘支1113.回旋支远段0.5 1.514.左后侧支0.5114a.左后侧支a0.5114b.左后侧支b0.5115.回旋支-后降支/ 1、病变不良特征评分血管狭窄-完全闭塞X 5-50-99% 狭窄X 2完全闭塞-大于3个月或闭塞时间不祥+ 1-钝型残端+ 1-桥侧枝+ 1-闭塞后的第一可见节段+ 1/每一不可见节段-边支-边支小于1.5mm+1三叉病变-1个病变节段+3-2个病变节段+4-3个病变节段+5-4个病变节段+6分叉病变-A、B、C型病变+1-E、D、F、G型病变+2-角度小于70°+1开口病变+ 1严重扭曲+2长度大于20mm+1严重钙化+2血栓+ 1弥漫病变/小血管病变+1/每•节段四、SYNTAX评分系统SYNTAX积分通过计算机程序计算得出。
冠脉造影病变分级标准
冠脉造影病变分级标准
1. 无病变：冠脉造影图像中未观察到任何病变或异常。
2. 临界狭窄：狭窄程度小于50%的局部性病变，未引起血流动力学改变。
3. 中度狭窄：冠脉狭窄程度介于50%至69%之间，可能引起轻度血流动力学改变。
4. 重度狭窄：冠脉狭窄程度达到70%或以上，存在明显的血流动力学改变，可导致症状如心绞痛和短暂心肌缺血等。
5. 完全阻塞：冠脉管腔完全阻塞，血流无法通过，可能引起急性心肌梗死等严重病症。
6. 血管闭塞：冠脉完全闭塞，未见任何血流通过。
7. 术后：已经进行冠脉血运重建手术的区域，在造影图像中显示移植的血管或支架的位置。
8. 支架内再狭窄：原先植入的支架出现再次狭窄。
请注意，以上仅为一般的冠脉造影病变分级标准，实际评估和分级应根据医生的专业判断和患者的具体情况来确定。
最新冠脉病变SYNTAX评分,值得收藏(附图)
冠状动脉病变SYNTAX 评分体系（附图）一、冠状动脉树注：1. 右冠状动脉近段11. 回旋支近段2. 右冠状动脉中段12. 中间支3. 右冠状动脉远段12a. 第一钝缘支4. 右冠-后降支12b. 第二钝缘支16. 右冠-后侧支13. 回旋支远段16a. 右冠-后侧支第一分支14. 左后侧支16b. 右冠-后侧支第二分支14a. 左后侧支a 16c. 右冠-后侧支第三分支14b. 左后侧支b5. 左主干15. 回旋支-后降支6. 前降支近段7. 前降支中段8. 前降支心尖段9. 第一对角支9a. 第一对角支a10. 第二对角支10a. 第二对角支a二、各节段的权重因数冠脉节段右优势型冠脉左优势型冠脉1. 右冠状动脉近段 1 02. 右冠状动脉中段 1 03. 右冠状动脉远段 1 04. 右冠-后降支 1 /16. 右冠-后侧支0.5 /16a. 右冠-后侧支第一分支0.5 /16b. 右冠-后侧支第二分支0.5 /16c. 右冠-后侧支第三分支0.5 /5. 左主干 5 66. 前降支近段 3.5 3.57. 前降支中段 2.5 2.58. 前降支心尖段 1 19. 第一对角支 1 19a. 第一对角支a 1 110. 第二对角支0.5 0.510a. 第二对角支a 0.5 0.511. 回旋支近段 1.5 2.512. 中间支 1 112a. 第一钝缘支 1 112b. 第二钝缘支 1 113. 回旋支远段0.5 1.514. 左后侧支0.5 114a. 左后侧支a 0.5 114b. 左后侧支b 0.5 115. 回旋支-后降支/ 1三、病变不良特征评分血管狭窄-完全闭塞×5-50-99%狭窄×2完全闭塞-大于3个月或闭塞时间不祥+1-钝型残端+1-桥侧枝+1-闭塞后的第一可见节段+1/每一不可见节段-边支-边支小于1.5mm +1三叉病变-1个病变节段+3-2个病变节段+4-3个病变节段+5-4个病变节段+6分叉病变-A、B、C型病变+1-E、D、F、G型病变+2-角度小于70°+1开口病变+1严重扭曲+2长度大于20mm +1严重钙化+2血栓+1弥漫病变/小血管病变+1/每一节段四、SYNTAX评分系统SYNTAX积分通过计算机程序计算得出。
冠状动脉病变报告和数据系统(CAD-RADS)
• B 餐巾环征 • C 正性重构 • D 低密度斑块
符号“V”-易损或高危斑块
➢ RCA近段高危斑块（正性重构、 低密度），管腔狭窄25-49%， 定义为CAD-RADS 2/V
➢ RCA近段支架通畅，LAD近段高危斑块 （正性重构、低密度），管腔狭窄5069%，定义为CAD-RADS 3/S/V
说明
未见狭窄 轻微狭窄 轻度狭窄 中度狭窄 重度狭窄
闭塞
稳定性胸痛患者的CAD-RADS
分级
CAD-RADS-0
CAD-RADS-1
冠脉最大狭窄程度
0% 没有斑块和狭窄
1-24% 轻微狭窄或无狭窄的斑块
解释
无CAD
轻微非阻塞性CAD
进一步评估
无 无
解决方法
- 安慰。考虑非动脉粥样硬化引起 的胸痛
- 考虑非动脉粥样硬化引起的胸痛 - 考虑预防性治疗和降低危险因素
- 如果没有肌钙蛋白和EGC异常，考虑评估非ACS病因 - 考虑随访门诊病人预防性治疗和降低风险因素 - 临床高度怀疑ACS 或有高危斑块的特征，考虑心内科入院
CAD-RADS-3
50-69%
A 70-99%狭窄 CAD-RADS-4 B 左主干>50%或3支血管
阻塞（≥70%）
CAD-RADS-5
胸痛
稳定性 急性
解释
完全闭塞 极为可能发生ACS
CAD-RADS 5
解决方法
- 考虑ICA和/或心肌存活性评估 - 考虑抗心肌缺血缓解症状，并行预防性药物治疗，降低危险因素 - 其他治疗(包括血运重建) - 如果急性闭塞考虑快速进行ICA和血运重建 - 应考虑抗心肌缺血及预防管理的建议和降低危险因素
FFR和QCA测定结果的差异性评价
FFR在特异性方面表现较好，能够准 确地排除那些不会导致心肌缺血的狭 窄病变。它通过测量冠状动脉内压力 变化来评估血管功能，避免了形态学 评估的局限性。
VS
QCA在特异性方面相对较低。由于它 主要依赖于血管形态的视觉评估，对 于某些复杂病变或存在争议的狭窄病 变，QCA可能难以做出准确的判断。
一致性评价
FFR和QCA测定结果的差异性 评价
• 引言 • 方法与材料 • 结果展示 • 讨论与分析 • 结论与展望
目录
CONTENTS
01 引言
CHAPTER
背景与目的
随着冠对于指导临床治疗具有重 要意义。
FFR（分数流量储备）和QCA（定量冠状动脉 造影）是两种常用的冠状动脉狭窄评估方法， 但它们在测定结果上存在一定的差异性。
本研究旨在评价FFR和QCA测定结果的差异性 ，为临床医生提供更准确的冠状动脉狭窄评估 依据。
FFR与QCA简介
FFR是一种通过测量冠状动脉狭窄远 端压力与主动脉根部压力之比来评估 冠状动脉狭窄程度的方法。它具有较 高的准确性和预后价值，被广泛应用 于临床实践中。
QCA是一种基于冠状动脉造影影像的 定量分析方法，通过测量血管直径和 狭窄程度来评估冠状动脉狭窄情况。 它是目前最常用的冠状动脉狭窄评估 手段之一。
在冠状动脉造影指导下，将压力导丝送至狭窄病变远端，记录静息状态下的压力值，并给予腺苷等药 物诱发最大充血状态，再次记录压力值，计算FFR值。
QCA测定方法
测定软件
使用专业的QCA分析软件进行测定。
测定步骤
将冠状动脉造影图像导入QCA软件，手动或自动标记血管边界，测量狭窄病变的直径 、面积等参数，并计算狭窄百分比和病变长度等指标。
03
冠脉ffr ct计算原理
冠脉ffr ct计算原理冠脉FFR（Fractional Flow Reserve）CT计算原理冠脉FFR（Fractional Flow Reserve）CT是一种非侵入性的诊断工具，用于评估冠状动脉狭窄的严重程度。
它通过计算冠脉内血流储备的比值来帮助医生判断是否需要进行血管成形术等治疗措施。
下面将介绍冠脉FFR CT计算原理。
冠脉FFR CT使用的是计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）图像，结合流体动力学模拟，通过分析冠状动脉的解剖形态和血流力学参数来计算FFR 值。
冠脉FFR CT计算的第一步是获取患者的冠状动脉影像数据。
这通常是通过行经口腔或股动脉插管注入造影剂，并使用CT扫描仪进行无创的冠状动脉成像。
得到的图像数据包含了冠状动脉血管的解剖信息，以及血流速度、压力等血流动力学参数。
然后，冠脉FFR CT利用数学计算方法对图像数据进行处理，以获得FFR值。
这一步主要包括以下几个方面的计算：1. 图像重建：将获得的冠状动脉图像数据进行重建，生成高分辨率的三维冠状动脉模型。
2. 血流模拟：根据血管的解剖形态以及血流动力学参数，利用数值模拟方法对血流进行模拟，计算血流速度和压力分布情况。
3. 冠脉FFR计算：在模拟的血流速度和压力的基础上，使用Navier-Stokes方程和连续方程对冠脉内血流进行数值模拟。
然后，利用分数流量储备定义，计算冠脉狭窄部位的FFR值。
冠脉FFR CT计算的结果可以帮助医生评估冠状动脉狭窄的严重程度，并作为指导治疗决策的参考依据。
一般来说，FFR值小于0.8被认为是潜在需要进行介入治疗的冠脉狭窄。
然而，需要注意的是，冠脉FFR CT仍处于不断发展和完善阶段，与传统的冠脉FFR测量方法相比，其精确性和可靠性仍存在一定差距。
因此，在临床使用时，冠脉FFR CT结果应仅作为参考，最终的治疗决策还需要结合其他临床资料和医生的经验来综合判断。
综上所述，冠脉FFR CT是一种利用非侵入性的CT成像和数值模拟方法来计算冠脉内血流储备的比值的诊断工具。
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2) 刘赵淼, 教授, 主要研究方向: 微流体力学、计算流体力学、流固耦合分析. E-mail: lzm@
引用格式: 刘赵淼, 南斯琦, 史艺. 中等严重程度冠状动脉病变模型的血流动力学参数分析. 力学学报, 2015, 47(6): 1058-1064 Liu Zhaomiao, Nan Siqi, Shi Yi. Hemodynamic parameters analysis for coronary artery stenosis of intermediate severity model. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2015, 47(6): 1058-1064
第 6 期
刘赵淼等: 中等严重程度冠状动脉病变模型的血流动力学参数分析
1059
密切相关 [10] , 对于中等严重程度的冠状动脉病变依 旧是有效的评估方法. 这些血流动力学参数包括: 低 和高的壁面剪应力、 回流区、 速度和压力分布等. 学 者们 [10-13] 普遍认为低和振荡壁面剪应力是早期冠 状动脉粥样硬化斑块形成的主要因素, 而高的壁面 剪应力与斑块的破裂更为相关. 一些学者 [14-15] 通过 研究发现狭窄段下游由于流动分离会产生回流区, 回 流区流场复杂不断扰动下游区域, 极低的壁面剪应力 与内膜增生密切相关. 有学者 [16] 研究了狭窄程度为 30%∼60% 的冠状动脉病变模型, 发现狭窄程度的增 加会增强回流区对下游的扰动, 在狭窄段中部形成 更高的壁面剪应力. 还有学者 [17] 发现明显的压力下 降发生在狭窄下游, 且下降幅度由病变血管的形态 决定. 血液在动脉血管中流动时, 其压力会使血管产 生变形, 而血管的变形反过来会影响血液的流动, 即 流固耦合作用. 有研究 [18] 发现, 刚性壁面与弹性壁 面的数值结果相差很大, 表现不出局部过高和低的 剪应力值, 造成结果的不准确. 只有考虑流固耦合作 用, 才能更好的模拟生理状态下的血液流动. 目前, 对于中等严重程度冠状动脉病变的研究 大多集中于血流储备分数的临床统计分析 [6-9] 和应 用计算流体动力学的 FFRCT 分析 [2-5] , 很少有研究得 到其与血流动力学的关系. 本文基于患者的计算机断 层造影图像建立三维的个性化模型, 考虑壁面弹性, 运用流固耦合方法数值研究中等严重程度的面积狭 窄率 (AS , 50%∼75%) 和病变长度 (LL, 10 mm∼20 mm) 对壁面剪应力 (wss)、回流区长度与剪切速率、狭窄 分支血管速度和压力分布等血流动力学参数的影响.
由于血管内压力很小, 设置流域的压力为 0 Pa, 不使用标准大气压作为参考压力. 雷诺数 Re = ρvd/µ ≈ 1 514 < 2 300, 其中 ρ 为血液密度, v 为平 均入口速度, d 为血管直径, µ 为动力黏度, 可知血管 内血液流动状态为层流. 这段血管并不是孤立存在 的, 它的出入口与上游和下游血管相连, 出入口设置 为支撑约束.
∇ · σs = ρs · as (3)
2.4 网格独立性验证
式中, σs 为血管壁应力张量, ρs 为血管壁密度, as 为 血管壁加速度. 流固耦合遵循最基本的守恒原则, 因此在流固 耦合面应满足流体与固体应力、位移和流量的守恒
σs · ns = σf · nf ds = df qs = qf (4) (5) (6)
[2] [1]
狭窄长度 (LL, mm)
[7]
、斑块体积 (PV , mm3 ) 等临床
冠状动脉计算机断层造影血管成像 (CCTA) 测量参 数与血流储备分数的关系进行了统计学分析, 发现 面积狭窄率 (AS ) 与病变长度 (LL) 是最强的两个影 响因素
[8]
. 然而临床血流储备分数的分析工作量大
计算方法
2.1 材料属性
1 冠状动脉血管三维模型建立
选取北京阜外心血管医院冠状动脉搭桥手术患 者一例, 计算机断层造影图像共 360 张, 层厚 0.5 mm. 从中提取左冠状动脉, 建立个性化模型. 将患者的计算机断层造影图像导入到 “Mimics” 三维重构软件中, 通过鉴别计算机断层造影图像的 灰度值设定分割阈值, 手动逐层擦除无用的组织, 从 而仅得到目标血管, 图 1(a) 为在 “Mimics” 三维重构 软件中提取的左冠状动脉模型. 方框所示为患者的 计算机断层造影图像中的左冠状动脉. 为了更加接近真实的情况, 将上述薄壁模型沿 法向方向向外拉伸 0.2 mm. 通过对出入口和管壁表 面的优化处理, 生成可以用于计算的非均匀有理 B 假设血管壁为各向同性的线弹性材料且无渗 透. 血管壁密度为 1 150 kg/m3 , 弹性模量为 5 MPa, 泊松比为 0.45 [19] . 假设血液为牛顿流体, 密度为 1 060 kg/m3 , 动力黏度为 0.003 5 Pa·s [20] .
而繁复, 其有创性更会加重患者的痛苦. 随着计算流 体动力学技术的不断发展, 基于传统的计算机断层 造影图像建立个性化模型, 应用计算流体动力学方 法, 计算血流储备分数 FFRCT 成为了新的研究方向. 有学者对比了患者的 FFR 临床数据与 FFRCT 数据, 发现二者具有较高的符合度, 说明了 FFRCT 的准确 性
(a) Ңᙷ㗙ⱘ䅵ㅫᴎᮁሖ䗴ᕅڣЁ㦋পᎺݴ⢊ࡼ㛝 (a) Get left coronary artery from CT images of patients inlet
left coronary artery construct lesions outlet 1
outlet 2
outlet 3 (b) Ꮊݴ⢊ࡼ㛝ⱘ䴲ഛ᳝ࣔ⧚%ḋᴵ᳆䴶ൟ (b) NURBS surface model of the left coronary artery
[5]
. 据世界卫生组织统计,
在中国约 2.3 亿人患有心血管疾病, 预计到 2030 年,
. 另有学者发现随着中度狭窄程度与病变长度
. 血流
的增加, FFRCT 值会逐渐下降到 0.80 以下, 说明中度 的病变程度和病变长度也会造成心肌供血不足, 与 临床结果一致
[3]
储备分数 (FFR) 是临床上判断冠状动脉狭窄是否造 成心肌缺血的 “金标准” [2-5] , 它弥补了传统的冠状动 脉造影技术无法对中度冠状动脉病变做出准确评估 的缺点, 对病变程度的评估有较高的准确性. 学者们 对直径狭窄率 (DS , %)、 面积狭窄率 (AS , %) [6] 、 最小 管腔直径 ( MLD, mm)、最小管腔面积 ( MLA, mm2 )、
本文模型网格分为固体和流体两部分, 由于结 果主要进行流体分析, 在此对流体域的网格进行独 立性验证. 以 AS = 75%, LL = 20 mm 的模型为例, 进 行 3 种不同数量的网格划分, 如表 1 所示. 计算后提 取冠脉狭窄分支的壁面剪应力如图 3 所示, 发现网 格数量为 633 685 时的壁面剪应力值与高网格量较 为接近, 故采用此网格数量可以满足计算精度要求.
2015–03–18 收稿, 2015–06–29 录用, 2015–07–06 网络版发表.
1) 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目 (20131103110025).
. 还有学者研究表明当病变长度大
于 10 mm 时, 血流储备分数与病变长度间表现出较 强的相关性, 临床诊断应予以考虑 [9] . 血流储备分数固然是评判是否缺血的新方法, 但冠状动脉粥样硬化病变的发展与血流动力学参数
表 1 3 种不同的网格数量 Table 1 Mesh numbers of three different elements
Node Element 131 340 457 524 181 804 633 685 227 961 815 777
100
wall shear stress/Pa
式中, d 为位移矢量, σ 为应力张量, n 为边界法向, 下 标 “ f ” 和 “ s” 分别表示流体和固体.
∗ (北京工业大学机械工程与应用电子技术学院, † (中国医学科学院,
北京 100124)
阜外心血管病医院心外科, 北京 100037)
摘要 基于中等严重程度冠状动脉病变模型, 应用流固耦合方法数值研究了中等严重程度面积狭窄率 (AS = 50%, 65%, 75%) 和病变长度 (LL = 10 mm, 15 mm, 20 mm) 对血流动力学参数的影响. 研究发现: 随着 AS 与 LL 的增 大, 病变血管分支的壁面剪应力变化愈加剧烈, 狭窄段下游的壁面剪应力值逐渐降低, 狭窄段下游回流区的长度 呈 “S” 型增长, 模型最大剪切速率呈抛物线型增长, 压力分布曲线显著下降. 血流动力学参数结果表明, 中等严 重程度面积狭窄率和病变长度均是可能引发血栓的因素, 临床上应予以重视. 关键词 面积狭窄率, 病变长度, 血流动力学参数, 流固耦合 中图分类号: O38 文献标识码: A doi: 10.6052/0459-1879-15-085
引 言
冠心病是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变 而引起血管狭窄或阻塞的一种心血管疾病, 会造成 心肌缺血、 缺氧或坏死. 心血管疾病是全球首位死亡 原因, 每年约有 1 730 万人死亡, 占每年全球死亡人 数的 30%. 预计到 2030 年, 每年心血管疾病导致的 死亡人数将超过 2 360 万 患病人数将增加 50%. 在解剖学上, 冠状动脉的狭窄程度与其造成心 肌缺血间并无绝对相关性, 中等严重程度的冠状动脉 病变也常会引起局部缺血从而导致冠心病
第 47 卷 第 6 期 2015 年 11 月
力
学
学
报
Vol. 47, No. 6 Nov., 2015
Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics