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冠心病治疗方式的选择依赖于冠状动脉病变的严重程度,目前常用冠脉狭窄率对冠心病严重程度进行评价,但是在解剖学上,冠状动脉的狭窄率与其造成心肌缺血间并无绝对相关性,因此冠脉病变的严重程度是受多种因素影响的。本文利用几何多尺度仿真计算的方法探究了狭窄长度以及分叉类型对冠心病严重程度的血流动力学影响。研究内容如下: 1、狭窄长度对冠脉病变严重程度的血流动力学影响。在病人的冠脉模型前降支上建立狭窄率为50%的长度分别为3mm,5mm,10mm,15mm,20mm,25mm六种不同三维模型,然后将三维模型耦合个性化的集中参数模型进行有限元数值计算。提取流量、壁面切应力、壁面切应力振荡指数3种血流动力学参数,从这3个参数对比分析病变的严重程度。 2、狭窄长度病变行冠脉搭桥术后血流动力学研究。在病人的冠脉模型前降支上建立狭窄率为50%的长度分别为3mm,5mm,10mm,15mm,20mm,25mm六种行左乳内动脉搭桥术的不同三维模型,然后将三维模型耦合个性化的集中参数模型进行有限元数值计算。提取流量、壁面切应力、壁面切应力振荡指数3种血流动力学参数,从这3个参数对比分析不同狭窄长度冠脉搭桥术后桥血管的血流动力学环境。 3、不同分叉类型对冠脉病变严重程度的血流动力学影响。在病人模型的左主干、前降支、回旋支分叉处做狭窄率为80%的七种不同的分叉三维模型,然后将三维模型耦合个性化的集中参数模型进行有限元数值计算。提取流量、壁面切应力和壁面切应力振荡指数3个血流动力学参数,从这3方面对比分叉类型对冠脉病变严重程度的影响。 对于狭窄长度的研究结果显示,总灌注量随着狭窄长度的增加会有略微的减小,整体的变化不大,最大的变化量大约9ml/min,最大变化率是3.85%,15mm后保持不变,狭窄区域的平均壁面切应力随狭窄长度增加而增加,平均壁面切应力振荡指数随狭窄的增加而减小;当行冠状动脉搭桥术后,狭窄长度从3mm增加到15mm,竞争流不断减小,且变化明显,最大变化量为23.56ml/min,最大变化率为60.83%,但是当狭窄长度到达15mm后,竞争流不再发生变化,桥血管壁面切应力越来越大,壁面切应力振荡指数越来越小;对于分叉病变的研究结果显示,从总灌注量来看,7种病变之间差距很大。分支(回旋支)存在狭窄病变类型的灌注量小于分支不存在狭窄的,与SYNTAX评分结果吻合,但壁面切应力和壁面切应力振荡指数并无规律。 结论如下:狭窄长度的增加对心肌缺血的影响相对较小,但是当行冠脉搭桥术后,随着狭窄长度的增加,由于竞争流的存在,桥血管的远期通透性会增加,从治疗方式来看,狭窄越长,更适宜选择冠脉搭桥术。分支存在狭窄的左主干分叉病变比分支不存在狭窄的病变,总灌注量更小,心肌缺血程度更严重。 本文通过对冠脉病变长度以及左主干分叉类型对冠脉病变严重程度的血流动力学研究,为临床上对中等狭窄率病变的治疗以及分叉病变的严重程度判断提供了血流动力学的理论依据,为治疗方式的选择提供建议。