血管内支架植入狭窄血管段不同位置对支架内再狭窄的影响

摘要

经皮冠状动脉介入作为治疗动脉粥样硬化等心血管疾病最有效的方式，近年来在临床上得到广泛应用，但晚期支架内再狭窄问题并没有得到彻底解决。研究表明，支架植入后血管力学微环境的改变会诱发支架内再狭窄。深入了解支架植入对血管力学微环境的影响，对于临床上优化支架放置位置以及缓解支架内再狭窄有重要意义。基于此，本论文采用数值模拟方法，对支架植入过程和术后血管内血流动力学特征进行研究，并在动物水平进行验证。主要内容和结果如下：　　（1）支架近心段出现促动脉硬化斑块新生区域：基于参数化建模的方法，构建了狭窄血管模型，模拟计算了支架植入过程中狭窄血管的力学响应以及支架植入后血管内的血流动力学特征。结果表明，支架植入过程中最大应力出现在狭窄区域的前后两端。低剪切应力、高震荡剪切等血流动力学特征出现在支架近心段，而支架中、远心段血流动力学特征不明显，因此支架近心段血管内再狭窄风险较高。　　（2）基于影像数据数值模拟证实支架近心段存在低剪切应力、高震荡剪切：采用球囊损伤的方式，构建了15只雄性新西兰大白兔颈总动脉狭窄模型，并将支架分别植入到狭窄血管不同位置，分析了支架植入不同位置对狭窄血管内力学环境的影响。结果表明，支架近心段出现低剪切应力、高震荡剪切等特征，且该区域血流动力学参数与支架植入位置存在显著相关性（ rTAWSS=-0.718, rOSI=0.898, rRRT=0.818, p＜0.01），而支架中、远心段血流动力学参数与支架位置无显著相关性。　　（3）基于动物实验证实支架近心段血管出现新生内膜，内膜厚度与支架植入位置存在显著相关性：对支架段血管进行切片染色，结果表明，支架近心段血管内膜增厚的程度随支架位置靠后加重，而支架中、远心段内膜增厚情况与支架位置的变化无显著差异。　　综上研究结果表明，支架植入能显著改变血管内的力学环境，在支架近心段形成促动脉硬化斑块区域，随着支架位置的后移，该区域对支架内再狭窄的影响更加显著。因此，临床支架介入过程中需对支架的放置做进一步优化。

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及进展

1.2.1 动脉硬化形成的生物力学机制

1.2.2 计算流体力学在血流动力学研究中的应用

1.2.3 支架介入治疗仍然存在再狭窄的问题

1.2.4 问题的提出

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.3.3 研究意义

1.3.4 创新性

2 兔颈动脉狭窄模型构建及支架植入实验

2.1 引言

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验试剂

2.2.3 实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 实验动物准备

2.3.2 支架及手术器械、药物准备

2.3.3 兔颈动脉球囊损伤

2.3.4 兔颈动脉支架植入

2.3.5 实验样品采集

2.3.6样品的处理

2.3.7 统计学分析

2.3.8 HE染色病理形态学观察分析

2.3.9 MASSON染色病理形态学观察分析

2.4.1 兔颈动脉CTA测量

2.4.2 兔颈动脉多普勒超声测量

2.4.3 兔颈动脉OCT测量

2.5 小结

3 血管支架扩张过程力学行为分析

3.1 引言

3.2.1 支架扩张一体化模型

3.2.2 材料属性

3.2.3 边界条件及计算过程

3.3 数值计算结果分析

3.4 支架内血流动力学计算

3.4.1 流-固耦合问题

3.4.2 有限元模型构建

3.5 模型的网格划分

3.5.1 网格的分类

3.5.2 生成网格模型

3.6 模型边界条件及计算设定

3.6.1 入口流速数据的获取

3.6.2 定义流体属性

3.6.3 边界条件设定

3.6.4 迭代计算及收敛设定

3.7 计算结果后处理

3.7.1 后处理及软件介绍

3.7.2 相关参数介绍

3.8 结果及讨论

3.9 小结

4 基于OCT影像血流动力学计算

4.1 引言

4.2 三维模型重建

4.3 网格划分、边界条件及计算设置

4.4 统计分析方法

4.5 结果及讨论

4.5 支架段血管病理形态学观察分析

4.6 小结

5 结论及后续工作建议

5.1 主要结论

5.2 存在的不足和后续工作建议

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果

B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研课题

C 学位论文数据集

致谢