动脉硬化仿真模拟分析
低密度脂蛋白(sLDL),纳米粒子,流场,压强,剪切力,沉积
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谢明念 程红娟 李殿双 吉强 王颖 张美玲 天津医科大学基础医学院;中国电子科技集团公司第四十六研究所;
【摘要】目的:通过对血管中血液流动对血管的影响及血液内低密度脂蛋白(sLDL)微粒行为的模拟分析,研究动脉粥样硬化产生的血流动力学原因。方法:第一步,使用流体力学软件CFD,建立动脉血管弯曲分叉仿真模型;第二步,分析血液流动特性,跟踪血液中15-25纳米尺度范围类的sLDL粒子在动脉分叉模型中的流体力学行为,研究sLDL在血液流速稳定下在血管中的空间分布及流场特征分布。结果:血管起始段出现压强很高的区域。在动脉血管弯曲内侧处及分岔处的分支外侧血液流动较慢,并且在这些部位出现压强较高的区域。在血管弯曲外侧处及分岔点处,sLDL与血管壁发生碰撞的几率较其它位置较高,粒子在血管上沉积高发区域在这些部位呈斑块状分布。讨论及结论:在血管起始段的高压,可能是导致这一部分血管损伤,并进而引起动脉硬化形成的主要原因;在动脉血管弯曲外侧处及分岔点处出现的高压低速血流分布,一方面增大了血液中包括sLDL粒子在内的致病因子与血管壁的接触时间,另一方面则引起这些部位血清的侧漏加强,出现所谓的'浓度极化'现象,从而导致这些部位出现高浓度的sLDL分布,增大sLDL粒子与血管壁的接触几率;粒子在血管上沉积高发区域往往存在于动脉血管分岔点处,而在血管弯曲外侧处也有较高几率沉淀,呈斑状分布;长期性轻微性振动的剪切压力的作用使多数血管内皮细胞性质改变,促进动脉硬化形成。在动脉血管起始段、弯曲处及分岔点处血液的高压低速分布、sLDL粒子的高沉积率及低剪切应力等是动脉硬化产生及演化的重要因素。
【关键词】 低密度脂蛋白(sLDL) 纳米粒子 动脉硬化 流场 压强 剪切力 沉积
【基金】国家自然科学基金资助(10747151)
【分类号】R543
前言以动脉硬化为基础的心血管疾病是人类健康的重要威胁,是人类死亡的主要原因之一。动脉硬化的形成是一个复杂的过程,在其形成早期,低密度脂蛋白(sLDL)在血管壁滞留被氧化后引起血管内膜损伤是关键事件之一,其后会引起一系列炎症反应,最终导致动脉硬化的形成[1,2]。动脉硬
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摘要 目的：通过对血管中血液流动对血管的影响及血液内低密度脂蛋白(sLDL)微粒行为的模拟分析，研究动脉粥样硬化产生的血流动力学原因。方法：第一步，使用流体力学软件CFD，建立动脉血管弯曲分叉仿真模型；第二步，分析血液流动特性，跟踪血液中15～25纳米尺度范围类的sLDL粒子在动脉分叉模型中的流体力学行为，研究sLDL在血液流速稳定下在血管中的空间分布及流场特征分布。结果：血管起始段出现压强很高的区域。在动脉血管弯曲内侧处及分岔处的分支外侧血液流动较慢，并且在这些部位出现压强较高的区域。在血管弯曲外侧处及分岔点处，sLDL与血管壁发生碰撞的几率较其它位置较高，粒子在血管上沉积高发区域在这些部位呈斑块状分布。讨论及结论：在血管起始段的高压，可能是导致这一部分血管损伤，并进而引起动脉硬化形成的主要原因；在动脉血管弯曲外侧处及分岔点处出现的高压低速血流分布，一方面增大了血液中包括sLDL粒子在内的致病因子与血管壁的接触时间，另一方面则引起这些部位血清的侧漏加强，出现所谓的‘浓度极化’现象，从而导致这些部位出现高浓度的sLDL分布，增大sLDL粒子与血管壁的接触几率；粒子在血管上沉积高发区域往往存在于动脉血管分岔点处，而在血管弯曲外侧处也有较高几率沉淀，呈斑状分布；长期性轻微性振动的剪切压力的作用使多数血管内皮细胞性质改变，促进动脉硬化形成，在动脉血管起始段、弯曲处及分岔点处血液的高压低速分布、sLDL粒子的高沉积率及低剪切应力等是动脉硬化产生及演化的重要因素。
关键词：低密度脂蛋白(sLDL)；纳米粒子；动脉硬化；流场；压强；剪切力；沉积
中图分类号：R54 文献标志码：B 文章编号：1673-6273(2009)
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