主动脉夹层及介入治疗的血流动力学研究

In recent years, clinical datas show that the incidence of AD is increasing. So much attention is paid to aortic dissection. The occurrence and development of the AD are closely related to the hemodynamic characteristics. The project intends to aim at the hemodynamic problems of AD and interventional treatment,focusing on the following research: first, to establish virtual 3D or 2D model of aortic dissection uesed for computerized analysis of hemodynamics based on the computed tomographic (CT)scanning images, and the meshes are generated by using FEM software. The fluid-structure interaction analysis of hemodynamic characteristics on AD and interventional treatment is performed by using BEM.Then,describe the reliability of numerical simulation with experimental and clinical datas. It aims to solve the following key scientific issues: one is that the roles of pressure, shear stress on the vessel wall and blood flow in true lumen and false lumen in the AD clinical course will be analyzed to provide the hemodynamic theory instruction for clinical prognosis to risk. The other is that numerical simulations of blood-flow disturbed, the pressure on strut and the low shear-stress area near the strut will be employed so as to provide hemodynamic theoretical guidance for increasing the stability of the stents and reduce the restenosis rate, and to provide new ideas and evaluation criteria for the optimal design of the stent.

近年来临床实例表明，主动脉夹层（AD）的发病率呈逐年上升趋势，因此AD越来越多的受到人们的关注。另外，临床研究发现，AD发生、发展及治疗与血流动力学因素密切相关。本项目围绕AD及介入治疗血流动力学问题，重点开展以下研究：首先，对临床获得的CT图像信息进行数值模拟模型重建，利用有限元软件进行网格划分，利用边界元方法对AD及介入治疗血流动力学特性进行计算分析。然后，通过与实验及临床数据对比说明数值计算的可靠性。目的要解决以下两个关键科学问题：（1）判断血管壁所受的压力、切应力及真、假腔内血液流动状态等因素在AD病程发展中的作用，对评估AD患者的临床预后风险因素提供血流动力学理论指导。（2）对介入治疗后不同结构支架的血流扰动、支架所受压力及支架筋附近低剪应力区的产生进行分析，从而为增加植入支架的稳定性和降低再狭窄率提供血流动力学理论指导，并为支架的优化设计提供新的思路和评价标准。

主动脉夹层(aortic dissecting)，是较常见也是较复杂、较危险的心血管疾病之一，其发病的原因是由于生物化学或生物力学因素使主动脉壁架构发生改变，内膜出现裂口，血液由裂口处涌入，剥离中膜形成新的腔隙——假腔，在血液应力的作用下动脉壁不断被剥离，形成夹层动脉瘤，通过数值模拟及计算分析得知，在假腔内周期性的压力作用下假腔扩张血管壁变薄，压缩真腔，使真腔变窄，因此病情发展的趋势将会出现假腔破裂或真腔狭窄供血受阻，近年来临床病例统计显示，主动脉夹层发病率为每年50-100人/10万人群，并且呈逐年上升趋势。内蒙古民族大学附属医院神经内科，在多年的临床实践中意识到主动脉夹层病灶的产生和发展除了与血管的生化因素有关外血流动力学因素也是不可忽视，因此结合本课题组多年作生物流体力学研究的优势，以内蒙古民族大学附属医院神经内科提供的临床病例CT数据为依据，通过医学建模提取主动脉真实血管模型进行适合数值计算的几何建模处理，通过边界元法、有限元法及流固耦合计算分析，对主动脉夹层发生和发展的生物流体力学原因进行分析，研究成果除以论文形式发表外还对临床的疾病预防和治疗方法研究提供了生物流体力学理论指导。 另外，目前主动脉夹层多以植入支架方法治疗，支架置入后，支架筋突出于血管内表面，血液在支架附近发生扰动，出现分离再附流动现象，临床显示30%支架植入后出现再狭窄或脱落。本研究对比通常使用的方形和圆形横截面支架筋，设计了椭圆形横截面的支架筋，流体力学计算结果显示，该设计能够阻止支架处血液涡流的形成，降低再狭窄的可能性。另外，支架在血流上下游受力平衡，可减小脱落的风险。因此深入了解血流的力学效应可对主动脉夹层疾病的预防、诊断、治疗提供新的思路，对临床医学的发展具有重要的理论和现实意义。