血管壁渗透对血管内流动影响的数值模拟

摘要

血管类疾病已经成为了现今社会威胁人体健康最严重的疾病之一。随着医学的发展和社会的进步，目前血管类疾病在诊断、治疗和预防等方面取得了很大的进步，但血管类疾病仍然是每年疾病死亡的主要原因之一。如动脉粥样硬化便是最严重的血管类疾病之一，其发展机理是个复杂的过程，关系多学科知识，从不同领域去探究血管疾病的发病原因，找到临床上行之有效的治疗手段，变得越来越重要。 在现有的血管类疾病研究中，往往将血管壁看做一种均匀连续的介质，均忽略了血管壁渗透性对血管内血流流动的影响。但动脉粥样硬化便是血管壁的炎性病变，血管壁的渗透直接关系发病原因。另一方面，在血管类疾病的治疗手段中，有介入治疗，手术治疗等，但这些治疗方法会引发机体的排斥反应和再狭窄问题，相较这些方法，组织工程血管具有更大的优势，可以实现体内降解，但在体外培养过程中，血管壁的渗透率，孔隙率均会不断变化，这会影响营养液在支架内的传输，关系细胞的活性和增殖。本文的研究同时考虑了动脉血管壁和血液是两个不可分割的整体，采用流阻模型，实现血管内流动和管壁渗流的耦合模拟，不仅能分析血管内的血流流动状态，也能分析血管壁对血管内的血流流动的影响，这样将两个不同尺度的流动问题耦合分析，更切合实际问题。进一步针对特殊的血管形貌，进一步分析了狭窄、弯曲及分叉血管在血管壁渗透性影响条件下的流动状态。基于多相流理论，对不同形貌血管内低密度脂蛋白及营养物质传输过程进行了仿真。 通过模拟，发现当人体的血管壁处于健康条件下，虽然在流动过程中血管壁作为可渗透的渗透边界，但渗透率均较小，无论是血管的内膜，还是血管的中膜，血管内腔内的血流均无法向血管壁方向发生渗流现象。但当血管壁渗透率增大到一定极限时，此时血管内腔内的血流存在向血管壁方向的渗流现象。对于特殊的血管形貌，血管壁渗透性均存在一定的影响，通过粒子追踪技术的模拟，发现血管壁渗透性对血液中的微粒子流动同样存在影响。模拟的结果有助于去探讨血管疾病的发病机理，可以指导临床血管疾病的治疗。

目录

第一个书签之前