頸動脈雙向流固耦合模型非穩態血流數值分析

劉 瑩， 章德發， 殷艷飛， 張智亮

腦卒中已成為危害人類健康的全球重大公共衛生問題，所致死亡人數2/3發生于發展中國家。我國心血管疾病患者達2.3億，其中腦卒中患者超過700萬［1］，每年用于治療腦卒中費用達數百億元，對我國社會經濟發展構成嚴重負擔。腦卒中是一種受環境與遺傳因素共同作用而緩慢形成的復雜疾病，20%由頸動脈粥樣斑塊性狹窄引起［2］。高血壓、糖尿病和吸煙等因素已證實對粥樣斑塊形成具有重要影響［3-4］，但這些因素難以說明粥樣斑塊分布部位的特殊性。粥樣斑塊好發于血管幾何結構復雜部位，表明局部血流動力學參數在粥樣斑塊形成與發展中起到十分重要作用［5-6］。劉桂英等［7］通過計算流體力學方法研究右冠狀動脈內血流動力學與粥樣硬化斑塊形成的關系，結果表明局部低壁面切應力和低壁面壓力區域與粥樣硬化斑塊高發區域重合。Assemat等［8］對血流動力學參數與粥樣斑塊形成、發展和破裂過程進行分析，發現復雜血流和低壁面切應力有利于粥樣斑塊形成。目前多數血流動力學研究未考慮血管壁作用，分析非穩態血流時管壁具有吸收和釋放血流能量的功能，有利于血液循環流動。因此，在流固耦合作用下充分了解頸動脈粥樣斑塊與頸動脈內血流動力學分布關系，對腦卒中早期預防與治療具有關鍵意義。

本文采用計算流體力學方法對流固耦合作用下頸動脈內一個心動周期典型時刻點血流動力學進行數值分析，從血流動力學特征參數方面分析心動收縮期和心動舒張期對血流分布特性的影響，探索頸動脈粥樣斑塊形成與發展機制。……