基本介紹
- 中文名：考慮順應性及上下游影響的人造血管血流動力學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭庭輝
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在血管移植術中，血液血流動力學分析已經成為設計中不可忽視的重要因素。已有的小口徑人造血管血流動力學分析指出螺旋型移植管可能提高小口徑人造血管的通暢率，但是螺旋移植管潛在的負面影響問題尚缺乏研究，而其構造的複雜性也是其臨床套用需要解決的另一個問題。現有小口徑螺旋型人造血管的血流動力學研究存在兩點問題：
1、已有研究均假定血管為剛性壁面，未考慮到血管的順應性；
2、已有研究忽略了上下游宿主動脈和移植血管流場的相互作用，僅關注移植管流場本身，從而不能真實完整反映螺旋移植管搭橋模型的血流動力學環境。
本項目的目的在於對小口徑螺旋人造血管移植進行血流動力學分析時考慮血管壁順應性，分析完整的小口徑螺旋管搭橋模型，從而使其血流動力學分析更完整並更接近生理實際並對其潛在的負面影響進行研究，對其構型最佳化的理論基礎進行探索。本課題的研究結果對小口徑螺旋人造血管的臨床套用提供重要依據和理論基礎。
結題摘要
1、本項目組完成了（1）生理脈動流下螺旋移植管的血流動力學研究。研究發現移植管的螺旋構型增大了壁面剪下力（WSS）和近壁面流速，而OSI值小到不足以引起生理學意義。螺旋度分析指出在螺旋型移植管中大部分流體顆粒在整個心動周期逆時針旋轉，從而減少了橫向作用力對移植管壁面的損害並保證了血液流動的穩定性，進一步，螺旋型搭橋方式可以有效改善遠端吻合口和宿主動脈堵塞段的血液流動特性，包括提高壁面剪下力，減少流動分離和回流現象等。但是螺旋型構型移植管也導致了血液壓降增大，及血液阻力增大，可能導致下游血液供血量不足。
2、螺旋搭橋和傳統搭橋在氧氣傳輸上的對照分析。結果表明儘管整體上螺旋搭橋改善了在傳統搭橋中出現的缺氧現象。但是由於螺旋管本身的螺旋結構導致在遠端吻合口的足趾（toe）除出現了低剪下力和低氧濃度的雙底區域，增大了該處發生IH的可能性。此外，該項研究還證明儘管低剪下力區總是伴隨著低氧，但是氧氣傳輸總是滯後於流動變化。一個剪下力最佳化的搭橋不一定能保證氧氣傳輸最佳化。
3、多相非牛頓，單相非牛頓的計算模型來研究兩種不同的模擬方式對於血液動力學因子的影響。血液由紅細胞和血漿組成。
此研究表明（1）單相流計算可以合理地得到血管搭橋模型中的血流動力學參數，但是由於血液中紅細胞的作用，其壁面處的剪下力有所減弱，同時血管內部血液的速度分布更為均勻，壓降相對於單相假設也較為平緩。（2）紅細胞在足跟附近及單側壁面處存在較明顯的聚集，但是二次流的方向是影響紅細胞聚集的決定性因素。螺旋搭橋的幾何構型保證了二次流的單向循環，從而抑制了紅細胞在壁面的聚集。（3）重力方向是影響紅細胞運動一個非常重要的因素，這也說明為什麼鍛鍊有助於人體健康，減少血栓現象。（4）在考慮血液和血管壁相互作用下，螺旋搭橋和傳統搭橋血流動力學的對照分析。結果表明（1）血管壁能夠通過擴大其血管直徑和降低吻合角度來實現對血液的緩衝，從而有助於減少內皮細胞損傷。（2）最大的血管變形發生遠端吻合口附近的血管壓力最大時刻，心舒期的血管變形可以忽略不計。是否考慮血管變形不改變血管內血流環境的性質。（3）總的來說，相比於傳統搭橋方式，螺旋搭橋改善了血液血流動力學環境。（4）考慮血管變形揭示了當把血管固壁化隱藏的一個事實，螺旋搭橋方式的結構和流動不對稱性增加了吻合口足尖處的危險。
