基于CT成像的冠状动脉狭窄血流动力学分析
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摘要：目的 基于心血管患者的冠状动脉血管模型，通过计算和分析血管内血液流动的各个动力学参数，研究冠状动脉狭窄对心血管疾病的影响。方法 基于心血管患者冠状动脉造影的CT图像，用Mimics软件对左冠状动脉及其主要分支进行三维重建；利用有限元方法，对冠状动脉模型进行流体力学计算。假设血管壁不发生变形，血液为不可压缩牛顿流体，在非定常速度进口的条件下计算各血流动力学参数的变化规律。结果 冠状动脉狭窄(75%面积狭窄)对下游的壁面剪切力和振荡剪切指数影响较大，并且会导致涡流和二次流的产生；在模型中装上血管支架，使得血管狭窄消失之后，涡流和二次流基本消失，而且振荡剪切指数明显变小。结论 冠状动脉狭窄对血流动力学参数有重大影响，可能是引起动脉粥样硬化的原因；通过CT图像重建方法，可以诊断狭窄发生的地点以及严重性，对心血管疾病的治疗有一定的辅助作用。
关键词：动脉粥样硬化；冠状动脉狭窄；三维重建；CT；血流动力学
动脉粥样硬化是严重影响人类健康的心血管疾病。在西方发达国家，由动脉粥样硬化导致的心脑血管疾病是造成死亡的首要原因[1]。随着生活方式和饮食习惯发生改变，该病也逐渐成为中国居民死亡的主要原因[2]。冠状动脉狭窄(尤其是面积狭窄在75%以上的狭窄)会导致心肌供血不足，进而导致动脉粥样硬化等各种心血管疾病，对临床诊断有重要意义[3-5]。冠脉支架植入技术是介入性治疗心脏病的一种新方法，能将血管狭窄区有效撑开，创伤小而且效果好，能大幅度降低心梗死亡率[6]。本文基于心血管患者的CT造影，利用三维图像重建和有限元分析的方法，研究了冠状动脉狭窄对下游的各流体力学参数的影响，以及装上支架以后各参数和血液流动的变化情况，为心血管疾病的诊断和血管支架的应用提供了一种理论方法。
1资料与方法
图3为患者左冠状动脉的平均壁面剪切力，可以看出，在LAD主干的两处狭窄处，TAWSS有一定的升高，而在狭窄下游，TAWSS要明显降低，这种剪切力的急剧变化，有可能会形成血管斑块，严重时会造成斑块破裂。而在LCx的第1、2级分支，LAD的第2级分支处都有狭窄，而三处的TAWSS都非常高，说明这三处的病变相当严重。相对应的，图4为患者左冠状动脉的振荡剪切指数 ......
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