基于血流仿真的主动脉术后血栓及血管重塑预测模型
背景 主动脉疑难重症病例往往具有较为显著的个体差异，且常需根据病情设计并开展非常规复杂手术，亟需建立主动脉复杂疾病个体化诊疗体系。腔内血栓形成以及血管管径、管壁厚度的动态调控与血管内部血流状态密切相关;由于术后血流流场的改变，患者主动脉在术后会发生一系列的形态学重塑。目前尚缺乏对于复杂主动脉术后形态学重塑的全景式预测评价模型。 目的 1.对主动脉复杂手术术后患者开展纵向随访和序贯主动脉血流仿真评估，分析探讨术后重塑进程与流场演变之间的关联; 2.利用改良的低切变率相关血栓形成模型评估、预测随访期间腔内血栓的动态形成过程; 3.构建血栓形成-内膜增生整合仿真模型框架，利用术后短期随访数据对主动脉中长期形态学重塑进程进行全景式模拟。 方法 1.针对一例中主动脉综合征合并肾动脉水平主动脉破裂、右肾动脉瘤的患者，在接受主动脉解剖外搭桥联合主动脉及双肾动脉腔内重建后1、3、6月行影像学随访和分支动脉血流超声频谱评估，记录患者主动脉术后形态学重塑进程;构建血流仿真算例评估主动脉内部流场及分支血管灌注特征，并验证低切变率相关的血栓仿真模型对术后血栓形成预测的可靠性。 2.根据主动脉术后重塑进程与血流流场特征之间的相关性，基于流体物质输运的扩散-对流-反应方程构建血栓形成-内膜增生整合仿真模型框架，并通过仿真模拟重现患者术后主动脉形态学重塑的动态进程 结果 1.随访期间患者原主动脉狭窄继续进展，主动脉搭桥近远端吻合口之间无支架覆盖的主动脉节段可见管径缩窄、管壁相对增厚;术后6至8月主动脉支架远端和近端壁面依次出现不规则小范围充盈缺损，提示局部血栓形成。 2.术后短期主动脉狭窄部与搭桥血管在腹主动脉节段竞争性灌注，随着主动脉狭窄进展，腹主动脉逐渐建立稳定的逆向血流;搭桥血管血流量的增加与腹主动脉管径的降低协同将腹主动脉壁面剪切应力恢复至生理水平;血栓形成模型能够有效预测支架内附壁血栓形成部位的动态演变。 3.血栓形成和内膜增生的整合仿真模型能够较为准确地重现随访期间主动脉形态学重塑和流场再分布的进程;通过调整模型参数，能够提高仿真模拟重塑进程的合理性与准确性。 结论 主动脉术后重塑的进展部位与主动脉内部血流动力学环境密切相关。针对关键重塑机制建立整合仿真模型，能够根据术后短期内的随访数据，对术后中长期血管重塑的关键进程进行全景式的模拟重现。血管重塑的预测模型可应用于临床个体化诊疗，并指导主动脉外科手术新入路、新方法、新器械的设计、改良和研发。
血栓形成;内膜增生;血流仿真;计算流体力学;个体化诊疗
中国医学科学院北京协和医学院
博士
临床医学
郑月宏
2020
中文
R654.3
2021-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）