本文關(guān)鍵詞：血流動力學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與發(fā)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

醫(yī)用生物力學(xué) 第 28 卷 第 6 期 2013 年 12 月 Journal of Medical Biomechanics，Vol． 28 No． 6 ，Dec． 2013

677

7220 （ 2013 ） 06067707 文章編號： 1004-

血流動力學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與發(fā)展
白
1 1

2 1 帆 ， 劉有軍 ， 謝進生 ， 丁金立 ， 王 1 楓 ， 趙 1 1 1 夕 ， 任曉辰 ， 喬愛科

（ 1． 北京工業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)與生物工程學(xué)院 ，北京 100124 ； 2． 北京安貞醫(yī)院 心臟外科，北京 100029 ）

摘要： 血流動力學(xué)是指血液在血管系統(tǒng)中流動的力學(xué) ， 主要研究血流量、 血流阻力、 血壓、 切應(yīng)力、 擾動流等， 以及它 對人類生命健康具有重要的影響 。 血流動力學(xué)在血管的彎曲 、 狹窄、 堵塞、 分叉以及腫瘤的治 們之間的相互關(guān)系， 療等方面具有重要的臨床研究意義 。目前， 血流動力學(xué)在動脈血管搭橋 、 冠狀動脈狹窄、 腹主動脈瘤、 動脈粥樣硬 化、 腦動脈腫瘤以及旋動流等方面引起廣泛研究 。伴隨著血流動力學(xué)的深入研究 ， 心腦血管的手術(shù)規(guī)劃、 介入治療 基于血流動力學(xué)的臨床檢測和治療儀器也越來越多 。 血流動力學(xué)因素， 如血管壓力、 血管阻力、 等得到快速發(fā)展， 血流量、 壁面切應(yīng)力、 血液黏度、 流動分離、 湍流、 渦流等對常見血管疾病以及術(shù)后并發(fā)癥的影響機理正在逐步深入 探索之中， 并已經(jīng)取得了一定成果 。 關(guān)鍵詞： 血流動力學(xué)； 動脈疾��； 手術(shù)規(guī)劃； 介入治療； 醫(yī)療儀器 中圖分類號： Ｒ 318． 01 文獻標(biāo)志碼： A

Ｒecent development and application of hemodynamics
BAI Fan1 ， LIU Youjun1 ， XIE Jingsheng2 ， DING Jinli1 ， WANG Feng1 ， ZHAO Xi1 ， ＲEN Xiaochen1 ， QIAO Aike1 （ 1 ． College of Life Science and Bioengineering，Beijing University of
Technology，Beijing 100124 ，China； 2 ． Cardiac Surgery Department，Beijing An Zhen Hospital，Beijing 100029 ， China）
Abstract ： The study of hemodynamics，which refers to dynamics inside the blood circulation，mainly includes the flow rate，flow resistance，pressure，shear stress，disturbed flow，as well as their associations in between． Therefore，with its important significance in the clinical treatments of vessel curvature，arterial stenosis or occlusion，pathological artery branches and aneurism，study about hemodynamics is essential to human health． Currently ，extensive researches on hemodynamics have been conducted with respect to artery bypass，coronary arterial stenosis， abdominal aortic aneurysm， atherosclerosis，cerebral aneurysm and swirling flow． With the development of such research on hemodynamics，surgical planning and interventional therapy have improved rapidly． The influence mechanism of hemodynamic parameters， including pressure，flow resistance，flow rate， wall shear stress ， blood viscosity， flow separation， turbulent flow， vortex on the postoperation complications could be deeply explored with the help of more and more clinical apparatus and have gained some achievements． Key words： Hemodynamics； Arterial disease； Surgery planning； Interventional therapy； Medical instrument

生物體處于力學(xué)環(huán)境之中， 力學(xué)因素影響機體 整體、 器官、 組織、 細胞和分子各層次的生物學(xué)過程 。 血液循環(huán)過程包含著血液流動、 血細胞和血管的變 形、 血液和血管的相互作用等， 其中均蘊藏著豐富的

力學(xué)規(guī)律。血流動力學(xué)是血液在心腦血管系統(tǒng)中流 動的力學(xué)， 對人類生命健康具有重要意義。 血流動 力學(xué)因素與動脈疾病的形成、 發(fā)展和治療存在密切 聯(lián)系， 對動脈中的血流動力學(xué)研究一直是生物力學(xué)

0903 ； 修回日期： 20120928 收稿日期： 2012基金項目： 國家自然科學(xué)基金資助項目 （ 11172016 ） ， 北京市自然科學(xué)基金重點資助項目（ KZ201210005006 ） 。 mail： lyjlma@ bjut． edu． cn。 通信作者： 劉有軍，教授，博士研究生導(dǎo)師 ，Tel： （ 010 ） 67396657 ； E-

678

醫(yī)用生物力學(xué) 第 28 卷 第 6 期 2013 年 12 月 Journal of Medical Biomechanics，Vol． 28 No． 6 ，Dec． 2013
［12 ］

和生物醫(yī)學(xué)工程研究的熱點

。

心血管系統(tǒng)中常見的動脈病變有內(nèi)膜增生、 粥 動脈瘤和血栓癥等。 在大量復(fù)雜的生理學(xué) 樣硬化、 和生物力學(xué)因素中， 一些異常和不均勻的血流動力 學(xué)特征如渦流、 長粒子滯留時間、 高壓、 低壁面切應(yīng) 力、 振蕩的壁面切應(yīng)力等， 被普遍認(rèn)為是動脈病變重 要的原因
［36 ］

1

數(shù)值模擬在血流動力學(xué)方面的應(yīng)用

血管內(nèi)血流動力學(xué)信息最直接、 最準(zhǔn)確的獲取 方法即從人體中直接測量。但是出于多種社會因素 和技術(shù)限制， 直接對人體進行測量存在較大的局限 性。利用動物實驗和離體實驗進行血流動力學(xué)測量 的方法較為常用， 通過這些方法能夠較好地獲取血 管內(nèi)部大概的血流狀態(tài)、 血管壓力和血流量等， 卻難 。 隨著計算機技 ， 術(shù)和圖形處理技術(shù)的快速發(fā)展 計算流體力學(xué)逐漸 成為血流動力學(xué)計算和分析的重要方法 �；谟邢� 元法和控制體積法的生物流體計算軟件大量出現(xiàn) 。 通過計算，， 可以直觀地觀察到血管內(nèi)部的三維流場 細節(jié)， 例如渦流、 二次流、 流動分離等， 同時也可以獲 取感興趣部位的壁面切應(yīng)力、 壓力、 血流速度等血流 動力學(xué)參數(shù)， 與實驗的方法相比， 更具優(yōu)越性。由于 計算結(jié)果與所給定的邊界條件、 材料屬性、 網(wǎng)格大 小、 計算收斂精度等多個因素存在直接聯(lián)系 ， 故計算 結(jié)果必然存在一定的誤差。 經(jīng)臨床試驗對比， 目前 計算流體力學(xué)得到的血流動力學(xué)信息較好地符合臨 床實際測量結(jié)果， 其有效性得到眾多臨床醫(yī)生的認(rèn) 可， 對臨床具有一定的意義。因此， 基于血流動力學(xué) 的計算流體力學(xué)在心腦血管的研究方面得到廣泛應(yīng) 尤其是在先天性心臟病的檢查和輔助手術(shù)決策 、 用， 動脈瘤破裂的預(yù)防、 動脈血管血栓的血流動力學(xué)分 析、 病變血管壁生物力學(xué)機制的探索 、 植入支架后血 管內(nèi)環(huán)境的改變等方面 （ 見圖 2 ） 。 動脈血管在計算流體力學(xué)計算中 ， 多數(shù)情況下，
［1820 ］

。動脈粥樣硬化總是呈現(xiàn)高度的病灶

即動脈粥樣硬化早期的斑 性而無明顯的個體差異， 狀沉積大都會發(fā)生于冠狀動脈、 頸動脈、 腹主動脈、 股動脈等的復(fù)雜流動區(qū)域， 而其他動脈中則不發(fā)生 或基本不發(fā)生這樣的病變
［79 ］

以觀測局部細節(jié)的血流狀況

［1517 ］

。 動脈瘤常常發(fā)生在 。 這些病變部位的

腹主動脈或為大腦供血的小動脈中， 而在肢體動脈 中則從不發(fā)生這樣的病變
［1011 ］

血液流動常常伴隨著流動分離、 回流、 二次流等復(fù)雜 而這些復(fù)雜流動全部是由動脈 流動現(xiàn)象（ 見圖 1 ） ， 的分岔、 彎曲等所引起的。研究表明， 血流動力學(xué)因 素如壁面切應(yīng)力、 壁面切應(yīng)力梯度、 流動分離、 二次 流等， 對動脈血管內(nèi)皮細胞損傷、 動脈內(nèi)膜加厚、 內(nèi) 以及對聚 膜平滑肌細胞增生和內(nèi)膜結(jié)締組織接合， 集單核血細胞、 血小板和巨噬細胞等， 都有著重要影 響
［1213 ］

。人們由此相信， 這些病灶部位的局部血流
［12， 14 ］

動力學(xué)因素在動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展過程中起 著決定性的作用 。

血液被簡化成統(tǒng)一密度和黏度的牛頓流體 ， 對于非 牛頓流體的計算較為少見， 該問題目前已引起了部 分關(guān)注。如 Chitra 等 通過對全腔靜脈吻合手術(shù) 的非牛頓流體的仿真研究， 解釋說明了非牛頓在血
［21 ］

認(rèn)為非牛頓流體仿真有 流動力學(xué)仿真中的重要性， 一定的實際意義。此外， 隨著年齡的增長， 血管系統(tǒng) 也處于生長發(fā)育的狀態(tài)， 目前的計算流體力學(xué)方法 主要計算當(dāng)前生理條件和血管形態(tài)下的血流動力學(xué) 信息， 忽略了對生長條件下血流動力學(xué)信息的計算 ， 血流動力學(xué)計算與血管生長的關(guān)系也是未來要考慮 的重要方面。血管屬于軟組織， 血管壁具有一定的 彈性， 以往的計算流體力學(xué)大多忽略了血液流動與 血管壁之間的相互作用； 為了解決這一難題， 流固耦

白 帆， 等． 血流動力學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與發(fā)展 BAI Fan，et al． Ｒecent development and application of hemodynamics

679

下肢動脈人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)的手術(shù)規(guī)劃、 療效預(yù)測與 并形成了 評價等方面取得了一系列重大研究成果， 一個全新的研究領(lǐng)域—預(yù)測醫(yī)學(xué)。醫(yī)生可以考慮病 人的解剖結(jié)構(gòu)和生理條件的個體差異， 基于醫(yī)學(xué)圖 像建立解剖和生理真實的手術(shù)模型， 利用血流動力 學(xué)數(shù)值計算來評價和比較各種不同的治療方案 ， 通 過獲得最佳的血流動力學(xué)參數(shù)來保證手術(shù)的成功和 ［18 ， 2627 ］ （ 見圖 3 ） 。 基于這一理念， Pen長期有效性 natia 等［28］通過血流動力學(xué)的優(yōu)化研究了治療單心 ［29 ］ 室疾病的 Fontan 手術(shù)優(yōu)化。在國內(nèi)， 孫琦等 研究 了雙向 Glenn 手術(shù)的血流動力學(xué)特征， 為治療單心 室先天性疾病提供了重要的血流動力學(xué)依據(jù) 。丁金 研究了單心室治療的 TCPC 手術(shù)的血流動 力學(xué)優(yōu)化， 以及法洛氏四聯(lián)癥病人相應(yīng)的體肺分流 術(shù)手術(shù)優(yōu)化， 并建立了一套手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)用以輔助 心血管疾病的臨床手術(shù)決策。 合的計算方法處于快速發(fā)展過程中 ， 如 Papahar［23 ］ ilaou 等 分別采用純流體計算和流固耦合模型計 算研究了腹主動脈瘤， 結(jié)果顯示無論流動狀態(tài)還是 剪切應(yīng)力分布都存在明顯差異， 對于血管瘤方面的 研究需要考慮流固耦合的計算。
［22 ］

立等

［30 ］

2

血流動力學(xué)與心血管外科手術(shù)規(guī)劃

血液在血管內(nèi)流動的血流動力學(xué)因素， 對心血 管疾病手術(shù)及術(shù)后長期有效性有很大的影響 。一方 面， 血管特別是動脈血管內(nèi)的血流動力學(xué)因素與血 內(nèi)皮細胞損傷、 內(nèi)膜平滑肌細胞增生、 管內(nèi)膜加厚、 粥樣硬化斑塊形成等血管疾病密切相關(guān) 。 另一方 面， 血管內(nèi)的血流動力學(xué)對血管的幾何形狀強烈敏 感， 即血管幾何形狀的微小變化， 也會導(dǎo)致血流動力 血流動力學(xué)不僅在動脈粥樣 學(xué)的明顯差異。因此， 硬化的發(fā)生和發(fā)展過程中起著決定性的作用 ， 而且 使外科醫(yī)生在心血管疾病的手術(shù)、 介入治療等過程 中， 也必須充分考慮血流動力學(xué)的因素 。 基于血流動力學(xué)仿真的心血管外科手術(shù)規(guī)劃， 其主要目的是建立個性化的手術(shù)模型， 通過對不同 手術(shù)方案血流動力學(xué)參數(shù)的數(shù)值計算和比較 ， 從而 優(yōu)化心血管外科手術(shù)的血流動力學(xué)狀況， 降低動脈 疾病的危險性， 輔助醫(yī)學(xué)臨床手術(shù)決策， 以保證手術(shù) ［2425 ］ 。 Stanford Taylor 的長期有效性 大學(xué)的 等 最早 建成了世界上第一個虛擬血管系統(tǒng)實驗室 ， 他們在
圖3 Fig． 3 利用手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)對手術(shù)進行優(yōu)化 Optimization with system of surgical planning

3

血流動力學(xué)與血管介入治療

血管內(nèi)支架 （ endovascular stent，ES ） 介入手術(shù) 其手術(shù)特點為創(chuàng)傷小、 是治療心血管病的重要選擇， 風(fēng)險低、 術(shù)后并發(fā)癥少。 全世界每年大約有 300 萬 ［31 ］ 人接受血管內(nèi)支架手術(shù)治療 。 但是， 血管內(nèi)支架 在臨床植入部位可能會發(fā)生血管再狹窄。 據(jù)統(tǒng)計， ［32 ］ 。 支架植入 6 個月后， 再狹窄率高達 20% ～ 30%

680

醫(yī)用生物力學(xué) 第 28 卷 第 6 期 2013 年 12 月 Journal of Medical Biomechanics，Vol． 28 No． 6 ，Dec． 2013

一些研究表明， 血流動力學(xué)方面的因素也是支架植 血管再狹窄的一個重要的致病原因。 血管內(nèi) 入后，
［3334 ］ ， 支架的植入會對血流產(chǎn)生不利的擾動 導(dǎo)致血 流產(chǎn)生流動分離， 使支架處區(qū)域的流動剪應(yīng)力發(fā)生

的 Philips Ambient Experience Interventional Suite（ 見
［40 ］ 圖 5 ） 。在國內(nèi)， 李潔等 應(yīng)用彩色多普勒超聲技

睫 術(shù)觀察糖尿病患者眼部視網(wǎng)膜中央動脈 （ CＲA ） 、 狀后動脈（ PCA） 、 眼動脈 （ OA ） 血流動力學(xué)改變， 旨 在研究眼部血管血流動力學(xué)對糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā) 生發(fā)展的相關(guān)性， 探討彩色多普勒血流顯像技術(shù)在 糖尿病視網(wǎng)膜病變中應(yīng)用價值。 劉皎然等
［41 ］

不利的改變

［35 ］

。血液流動的這些異常變化與再狹
［36 ］ ［37 ］

窄的發(fā)生存在相關(guān)性 。 鄧小燕等 的理論研究 結(jié)果表明， 動脈狹窄遠端的擾動流能夠增強血液與 動脈壁接觸面上脂質(zhì)的積聚， 故如何抑制不利的擾 動是如今血流動力學(xué)的一個研究課題 。 支架置于動脈瘤口就相當(dāng)于一個物理屏障， 可 以抑制瘤內(nèi)血液流動， 達到治療的目的。 為了提高 支架治療動脈瘤的效果， 僅靠降低支架的通透率是 行不通的。因為較低的通透率會使支架和血管壁之 間的生物相容性變差； 同時， 較低的通透率也會使金 屬支架的彈性變差， 不利于支架的壓縮以及通過形 狀較為復(fù)雜的血管。 因此， 實際使用的支架通透率 是有一定范圍的。在生理條件下實際使用的支架通 透率范圍為 60% ～ 86% ， 而這一范圍數(shù)值的下限是 通過使用 2 個支架層疊來實現(xiàn)的。不同結(jié)構(gòu)形狀或 者不同網(wǎng)絲截面的支架對動脈瘤血流動力學(xué)特性具 有不同的影響。已經(jīng)有許多學(xué)者對圓型及矩形截面 支架對腦動脈瘤血液動力學(xué)的影響進行了研 ［3839 ］ 。如曾堃等［19］ 研究了相同通透率條件下不 究 同網(wǎng)絲截面形狀的支架對腦動脈瘤血流動力學(xué)的影 響（ 見圖 4 ） 。

運用

顱腦超聲對大腦前動脈的血流動力學(xué)檢測 ， 并通過 大腦前動脈血流動力學(xué)的變化在早期篩選出顱內(nèi)室 并及時加以關(guān)注和預(yù)防性治 管膜下出血高�；純海� 療， 從而指導(dǎo)臨床早期預(yù)防性治療和判斷已經(jīng)發(fā)生 規(guī)劃后期 顱內(nèi)室管膜下出血患兒治療效果及預(yù)后， 治療具有重要臨床應(yīng)用價值。 于飛等
［42 ］

利用胸腔

電生物阻抗的方法測量人體血流動力學(xué)和心臟功 分析了代謝綜合征對心臟血流動力學(xué)影響的特 能， 點， 中心性肥胖、 脂質(zhì)代謝紊亂、 高血壓及糖代謝異 常這些代謝綜合征相關(guān)危險因素對血流動力學(xué)的影 以確定無創(chuàng)血 響 及其合并存在時心臟功能的改變 ，

圖4 Fig． 4

血管與支架裝配模型 Assembly model of the vessel and stent

4

基于血流動力學(xué)檢測和優(yōu)化的生物器械

血流動力學(xué)檢測技術(shù)在臨床疾病診斷與生物研 究中有著廣泛的應(yīng)用， 目前有很多應(yīng)用的實例， 例如 GE 公司的 Vivid E9 彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)、 邁 瑞公司的 iPM9800 血流動力學(xué)監(jiān)護儀和飛利浦公司

白 帆， 等． 血流動力學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與發(fā)展 BAI Fan，et al． Ｒecent development and application of hemodynamics

681

流動力學(xué)監(jiān)護系統(tǒng)在代謝綜合征及相關(guān)危險因素中 為代謝綜合征的防治提供依據(jù)。 的監(jiān)測價值， 在人工組織與動物組織移植的研究中， 移植材 料的選取、 手術(shù)成功與否都要根據(jù)術(shù)后血流動力學(xué) 表現(xiàn)來評定。因此， 移植組織作為一種新型的醫(yī)療 設(shè)備， 在很多研究與應(yīng)用中都需要得到良好的血流 動力學(xué)表現(xiàn)支持。 黃文等
［43 ］

其旋脊的橫截面為半圓形， 厚度 0． 2 mm。 剖面圖，

在對膨體聚四氟乙烯

人工血管補片移植的研究中發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞可以覆蓋 ePTFE 材料表面，其內(nèi)膜增生主要是平滑肌細胞 和膠原纖維增生引起。主要原因可能是內(nèi)皮細胞慢 性損傷、 血小板聚集、 血流動力學(xué)改變、 材料與血管 順應(yīng)性不一致等。 Deng 等
［44 ］

在研究血管材料水滲

透性與搭橋血管多孔性和手術(shù)成功率與手術(shù)時效性 的關(guān)系時， 提出過高的水滲透性會影響血細胞與搭 橋血 管 的 相 互 作 用， 會 提 高 搭 橋 失 敗 的 可 能 性。 ［45 ］ Jamieson 等 研究了牛心包瓣在治療心臟瓣膜變 異疾病時的應(yīng)用， 根據(jù)臨床數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)手術(shù)后病人心 臟關(guān)注區(qū)域具有良好的血流動力學(xué)指標(biāo)， 未出現(xiàn)嚴(yán) 重的不匹配現(xiàn)象， 且手術(shù)材料與其他移植材料 （ 豬 ［46 ］ 心包膜） 相比具有更好的耐用性。 此外， 張鶴等 根據(jù)血流動力學(xué)參數(shù)來優(yōu)化人工血管結(jié)構(gòu) ， 建立在 低剪切力理論和血管結(jié)構(gòu)的解剖發(fā)現(xiàn)等基礎(chǔ)上 ， 試 圖通過對血管內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的特殊加工即加入螺旋槽結(jié) 阻止血栓形成和內(nèi)膜增生等導(dǎo)致臨 構(gòu)來增加流速、 提高人工血管的長期通暢率。 床失敗因素的發(fā)生， 張治國等 對動脈旋動流及其臨床應(yīng)用進行了深 入研究： 人體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的旋動流是一種正常的生 理流動現(xiàn)象， 該旋動流可以保護動脈血管內(nèi)壁面免 受側(cè)向應(yīng)力的直接作用， 有利于動脈血管內(nèi)皮損傷 的修復(fù)。該研究將動脈系統(tǒng)中的旋動流原理應(yīng)用到 小口徑人造血管的設(shè)計中，研究了旋動流對小口徑 人造血管的血流動力學(xué)特性的影響 ； 結(jié)果表明， 旋流 引導(dǎo)器的植入可使小口徑人造血管內(nèi)的血流產(chǎn)生旋 動， 血管近壁面處的血流速度及壁面切應(yīng)力均得到 了顯著提高， 血流動力學(xué)環(huán)境得到了明顯的改善 ， 有 ［4750 ］ ， 望解決小口徑人造血管的血栓問題 如圖 6 所 示， 圖 6 （ a） 是新型與傳統(tǒng)小口徑人造血管的結(jié)構(gòu)示 AA截 意圖，y 和 r 分別為血管的軸向與徑向坐標(biāo)， 面（ 即 y = 0 處） 為兩種血管進行血流動力學(xué)參數(shù)對 比的起始位置； 圖 6 （ b ） 是旋流引導(dǎo)器的幾何形狀， 其螺旋線的波長為 4 mm； 圖 6 （ c ） 是旋流引導(dǎo)器的
［50 ］

5

結(jié)論

血流動力學(xué)因素， 包括血流速度、 壓力、 流動分 離、 二次流、 壁面切應(yīng)力、 粒子滯留時間、 流動紊亂 等， 對于人體血管系統(tǒng)的生理和病理研究具有重要 意義。深入了解心腦血管疾病病灶部位 （ 如動脈血 管的分岔、 彎曲、 狹窄等處 ） 的局部血流動力學(xué)評價 指標(biāo)， 可以很好地揭示和定量地描述血管病變的產(chǎn) 生和發(fā)展的情況， 為臨床醫(yī)學(xué)的疾病預(yù)防和治療提 供重要依據(jù)。數(shù)值模擬的方法與臨床血流動力學(xué)監(jiān) 測手段能夠較為準(zhǔn)確地獲得上述血流動力學(xué)參數(shù) ， 對于臨床手術(shù)方式的優(yōu)化與設(shè)計提供科學(xué)的方法和 研究血流動力學(xué)的學(xué)者主要以血流動 依據(jù)。目前， 力學(xué)參數(shù)評價手術(shù)的優(yōu)劣， 臨床醫(yī)生主要依據(jù)臨床 測量的生理指標(biāo)評價手術(shù)的好壞， 而各類血流動力 學(xué)參數(shù)與生理指標(biāo)均為心血管疾病的影響因素 。要 明確確定血流動力學(xué)參數(shù)與生理指標(biāo)之間的定量關(guān)

682

醫(yī)用生物力學(xué) 第 28 卷 第 6 期 2013 年 12 月 Journal of Medical Biomechanics，Vol． 28 No． 6 ，Dec． 2013 Circ Ｒes， 1973 ， 32 ： 187205． ［ 12］ Liou TM，Liou SN，Chu KL． Intraaneurysmal flow with helix and mesh stent placement across sidewall aneurysm pore of a straight parent vessel ［J］ ． J Biomech Eng， 2004 ， 126 （ 2 ） ： 3643． ［ 13］ Jeng JC，Shu C． Effects of disturbed flow on vascular endothelium： Pathophysiological basis and clinical perspectives ［J］． Physiol Ｒev， 2011 ， 91 （ 1 ） ： 327387． ［ 14］ Qiao A，Liu Y． Medical application oriented blood flow simulaJ］ ． Clin Biomech， 2008 ， 23 （ Suppl 1 ） ： 130136． tion ［ ［ 15］ Pekkan K，Kitajima H，F(xiàn)orbess J，et al． Total cavopulmonary connection flow with functional left pulmonary artery stenosis— fenestration and angioplasty in vitro ［J］ ． Circulation， 2005 ， 112 （ 21 ） ： 32643271． ［ 16］ 于建民． CABG 術(shù)后競爭血流與血管活性藥物對動脈橋、 靜 ． 濟南： 山東大學(xué)博士學(xué)位論 脈橋血流影響的實驗研究［D］ 2006． 文， ［ 17］ Bertolotti C，Qin Z，Lamontagne B． Influence of multiple stenosis on EchoDoppler functional diagnosis of peripheral arterial disease： A numerical and experimental study ［J］． Ann Biomed Eng， 2006 ， 34 （ 4 ） ： 564574． ［ 18］ 劉有軍，喬愛科． 基于血流動力學(xué)仿真的心血管外科手術(shù)規(guī) J］ ． 醫(yī)用生物力學(xué)， 2009 ， 24 （ 6 ） ： 395400． 劃進展［ Liu YJ，Qiao AK． Progress of basod on hemodynamics simulation J］． J Med Biomech， 2009 ， 24 cardiovascular surgical planning ［ （ 6 ） ： 395400． ［ 19］ 曾堃，喬愛科． 三種界面支架對動脈瘤血流動力學(xué)影響的比 J］ ． 醫(yī)用生物力學(xué) 2012 ， 27 （ 2 ） ： 220226． 較研究［ Zeng K，Qiao AK． Comparative study on effects from three kinds of stents with different crosssection on aneurismal hemodynamics ［ J］． J Med Biomech， 2012 ， 27 （ 2 ） ： 220226． ［ 20］ Dasi LP，de Zelicourt D，Pekkan K． Hemodynamic performance Fontan of stage2 univentricular reconstruction： Glenn vs． HemiTemplates ［ J］． Ann Biomed Eng， 2009 ， 37 （ 1 ） ： 5063． ［ 21］ Chitra K，Sundararajan T，Vengadesan S，et al． NonNewtonian blood flow study in a model cavopulmonary vascular system ［J］． Int J Numer Methods Fluid， 2011 ， 66 （ 3 ） ： 269283． ［ 22］ Einstein DＲ，Del Pin F，Jiao X，et al． Fluid – structure interactions of the mitral valve and left heart： Comprehensive strategies，past，present and future ［J］ ． Int J Numer Methods Eng， 2010 ， 26 （ 34 ） ： 348380． ［ 23］ Papaharilaou Y，Ekaterinaris JA，Manousaki E，et al． A decoupled fluid structure approach for estimating wall stress in abdominal aortic aneurysms ［ J］ ． J Biomech， 2007 ， 40 （ 2 ） ： 367377． ［ 24］ Taylor CA，F(xiàn)igueroa CA． Patientspecific modeling of cardiovascular mechanics ［J］ ． Annu Ｒev Biomed Eng，2009 ，11 ： 109134． ［ 25］ Taylor CA， Draney MT， Ku JP， et al． Predictive medicine： Computational techniques in therapeutic decisionmaking ［J］．

系， 目前還是一件比較困難的事情， 導(dǎo)致學(xué)者與醫(yī)生 這是血流動力學(xué)在 之間缺乏一個公認(rèn)的評價標(biāo)準(zhǔn)， 醫(yī)學(xué)上發(fā)展與應(yīng)用的一大阻力。 隨著數(shù)值模擬方法的逐步發(fā)展， 一些新的計算 流固耦合的方法 方法 （ 如 幾 何 多 尺 度 的 方 法、 等 ） 也不斷涌現(xiàn)， 使得學(xué)者與醫(yī)務(wù)工作者之間 的交流顯得更加重要。只有建立起學(xué)者與醫(yī)務(wù)工作 逐步減小雙方評價標(biāo) 者之間暢通有效的溝通渠道， 準(zhǔn)之間的差異， 才能讓血流動力學(xué)在醫(yī)學(xué)上有長足 的應(yīng)用和發(fā)展。 血流動力學(xué)在臨床上的應(yīng)用對心腦血管外科手 術(shù)產(chǎn)生了革命性的影響， 所有學(xué)者與醫(yī)務(wù)工作者都 應(yīng)當(dāng)并正在不斷努力， 力爭實現(xiàn)從經(jīng)驗型醫(yī)療向設(shè) 計型醫(yī)療的過渡。 參考文獻：
［1］ 喬 愛 科，劉 有 軍． 面 向 醫(yī) 學(xué) 應(yīng) 用 的 血 流 動 力 學(xué) 數(shù) 值 模 擬 （ Ⅰ） ： 動 脈 中 的 血 流［J］． 北 京 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報，2008 ，34 （ 2 ） ： 189196． ［2］ 喬愛科，劉有軍，貫建春，等． 面向醫(yī)學(xué)應(yīng)用的血流動力學(xué) J］． 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2008 ， 34 數(shù)值模擬（ Ⅱ） ： 前景展望［ （ 5 ） ： 544550． ［3］ 喬愛科，劉有軍，伍時桂． 彎曲動脈的血流動力學(xué)數(shù)值分析 ［ J］ ． 計算力學(xué)學(xué)報， 2003 ， 20 （ 2 ） ： 155163． ［4］ 王溪濤，張炎，劉波，等． 低切應(yīng)力對動脈粥樣硬化形成及 Myc 蛋白表達的影響［J］ ． 血管平滑肌細胞 α肌動蛋白和 c2004 ， 35 （ 6 ） ： 671614． 解剖學(xué)報， ［5］ 劉有軍，喬愛科，主海文，等． 頸動脈分支的血流動力學(xué)數(shù) J］ ． 計算力學(xué)學(xué)報， 2004 ， 21 （ 4 ） ： 475480． 值模擬［ ［6］ 喬愛科，李曉陽，張宏家． 主動脈夾層形成、 擴展和治療的力 ． 北 京 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報，2007 ，33 （ 9 ） ： 959學(xué)機理 研 究［J］ 963． ［7］ Sehwartz CJ， Mitehell JAＲ． Observation on localization of arterial plaues ［ J］． Circ Ｒes， 1962 ， 11 ： 6373． ［8］ Mayer WW，Noll M． Gross patterns of early deposits in the carotid artery and their relation to the preformed arterial structures ［ J］ ． Artery， 1974 ， 1 ： 3145． ［9］ 趙淑芝，辛朝暉，袁慧云，等． 動脈粥樣硬化與局部血流動 ． 醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2006 ，16 （ 7 ） ： 682力學(xué)相關(guān)性研究［J］ 684． ［ 10］ Stehbens WE． Focal intimal proliferations in the cerebral arteries ［ J］ ． Am Pathol， 1960 ， 36 （ 3 ） ： 289301． ［ 11］ Caro CG， Nerem ＲM． Transport of 14 C 4cholesterol between serum and wall in the perfused dog common carotid artery ［J］ ．
［5153 ］

白 帆， 等． 血流動力學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與發(fā)展 BAI Fan，et al． Ｒecent development and application of hemodynamics Comput Aided Surg， 1999 ， 4 （ 5 ） ： 231274． ［ 26］ Pekkan K，Whited B，Kanter K，et al． Patientspecific surgical planning and hemodynamics computational fluid dynamics optimization through freeform haptic anatomy editing tool （ SUＲGEM ） ［ J］ ． Med Biol Eng Comput， 2008 ， 46 （ 11 ） ： 11391152． ［ 27］ Fu WY， Gu ZY， Meng XL， et al． Numerical simulation of hemodynamics in stented internal carotid aneurysm based on patientspecific mode ［ J］ ． J Biomech， 2010 ， 43 （ 7 ） ： 13371342． ［ 28］ Pennatia G，Migliavaccaa F，Dubinia G． Modeling of systemicto-pulmonaryshunts in newborns with a univentricular circulation： State of the art and future directions ［J］． Prog Pediatr Cardiol， 2010 ， 30 （ 12 ） ： 2329． ［ 29］ 孫琦，劉錦紛． 計算流體力學(xué)在 Fontan 手術(shù)循環(huán)血流模擬中 ． 中 華 胸 心 血 管 外 科 雜 志，2009 ，25 （ 6 ） ： 419的應(yīng)用［J］ 420． ［ 30］ Ding JL，Chai LJ，Liu YJ． Hemodynamic based cardiovascular surgical planning system ［C］． / /2010 3rd International Conference on Biomedical Engineering and Informatics． Yantai，China： ， 2010 ： 290293． ［s． n． ］ ［ 31］ 朱愛萍，沈健． 血管內(nèi)支架的研究進展［J］ ． 生物醫(yī)學(xué)工程 2003 ， 20 （ 3 ） ： 537540． 學(xué)雜志， ［ 32］ Elezi S，Kastrati A，Neumann FJ，et al． Vessel size and long term outcome after coronary stent placement［J］． Circulation， 1998 ， 98 （ 18 ） ： 18751880． ［ 33］ Ladisa JF，Guler I，Olson LE，et al． Threedimensional computational fluid dynamics modeling of alterations in coronary wall shear stress produced by stent implantation ［J］ ． Ann Biomed Eng， 2003 ， 31 （ 8 ） ： 972980． ［ 34］ He Y，Duraiswamy N，F(xiàn)rank AO，et al． Blood flow in stented ateries： A parametric comparison of shrut design patterns in three dimensions ［J］． J Biomech Eng， 2005 ， 127 （ 4 ） ： 637647． ［ 35］ LaDisa JF Jr，Olson LE，Guler I，et al． Circumferential vascular deformation after stent implantation alters wall shear stress evaluated with time dependent 3D computational fluid dynamics models ［ J］ ． J Appl Physiol， 2005 ， 98 （ 3 ） ： 947957． ［ 36］ Wentzel JJ， Krams Ｒ， Schuurbiers JCH， et al． Ｒelationship between neointimal thickness and shear stress after wall stent 2001 ， implantation in human coronary arteries ［J］． Circulation， 103 （ 13 ） ： 17401745． ［ 37］ Deng XY，F(xiàn)atouraee N，Guidoin Ｒ． Numerical simulation of low density 1ipoprotein （ LDL ） transport in arterial stenosis ［C］/ / Proceedings of the IASTED International Conference on Biomechanics． New York： ［s． n． ］ ， 2004 ： 9496． ［ 38］ 張宏斌，張赟，曾堃． 半圓形截面支架介入串聯(lián)囊狀動脈瘤 ． 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，2010 ，29 的血流動力學(xué)仿真［J］ （ 1 ） ： 123128． ［ 39］ 顧兆勇，張宏斌，孟憲龍，等． 支架植入顱內(nèi)蜿蜒型動脈瘤

683

J］． 醫(yī)用生物力學(xué)， 2009 ， 24 （ 1 ） ： 6469． 的血流動力學(xué)仿真［ Gu ZY，Zhang HB，Meng XL，et al． Simulation of hemodynamics in stent Intervention of basilar sinuous aneurysms ［ J］． J Med 2009 ， 24 （ 1 ） ： 6469． Biomech， ［ 40］ 李潔． 超聲彩色多普勒對糖尿病眼部血管血流動力學(xué)研究 ［ D］． 天津： 天津醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2010． ［ 41］ 劉皎然． 超聲診斷新生兒室管膜下出血及血流動力學(xué)研究 ［ D］． 石家莊： 河北醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2011． ［ 42］ 于 飛． 代 謝 綜 合 征 患 者 無 創(chuàng) 心 臟 血 流 動 力 學(xué) 的 臨 床 研 究 ［ D］． 濟南： 山東醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2010． ［ 43］ 黃文，時德，趙瑜． 犬膨體聚四氟乙烯人工血管補片移植后 的組織形態(tài)學(xué)研究［J］． 重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2003 ，28 （ 2 ） ： 144146． ［ 44］ Deng X，Guidoin Ｒ． Alternative blood conduits： assessment of whether the porosity of synthetic prostheses is the key to longterm biofunctionality ［J］． Med Biol Eng Comput，2000 ，38 （ 2 ） ： 219225． ［ 45］ Jamieson WＲ，Koerfer Ｒ，Yankah CA，et al． Mitroflow aortic ． Eur J Carpericardial bioprosthesis — Clinical performance ［J］ diothorac Surg， 2009 ， 36 （ 5 ） ： 818824． ［ 46］ 張鶴． 人工血管螺旋槽結(jié)構(gòu)模型的初步研究［D］． 重慶： 重 2007． 慶大學(xué)碩士學(xué)位論文， ［ 47］ Fan YB， Xu ZP， Jiang WT， et al． An Stype bypass can improve the hemodynamics in the bypassed arteries and suppress intimal J］． J Biomech， 2008 ， 41 hyperplasia along the host artery floor ［ （ 11 ） ： 24982505． ［ 48］ Liu X，F(xiàn)an Y，Deng X． Effect of spiral flow on the transport of oxygen in the aorta： A numerical study ［J］ ． Ann Biomed Eng， 2010 ， 38 （ 3 ） ： 917926． ［ 49］ Zhan F， Fan YB， Deng XY． Swirling flow created in a glass tube suppressed platelet adhesion to the surface of the tube： Its implication in the design of smallcaliber arterial grafts ［J］． Thromb Ｒes， 2010 ， 125 （ 5 ） ： 413418． ［ 50］ 張治國，樊瑜波，鄧小燕． 一種帶有旋動流引導(dǎo)器的新型小 J］ ． 中國科學(xué) （ C 輯： 生命科 口徑人造血管流場的數(shù)值模擬［ 2008 ， 38 （ 9 ） ： 807815． 學(xué)） ， ［ 51］ Liang FY，Takagi S，Himeno Ｒ，et al． Multiscale modeling of the human cardiovascular system with applications to aortic valvu． Med Biol Eng Comput，2009 ，47 lar and arterial stenoses ［J］ （ 9 ） ： 743755． ［ 52］ Lagana K，Balossino Ｒ，Migliavacca F，et al． Multiscale modeling of the cardiovascular system： Application to the study of pulmonary and coronary perfusions in the univentricular circulation ［ J］． J Biomech， 2005 ， 38 （ 5 ） ： 11291141． ［ 53］ Ｒadaelli AG， Peiro J． On the segmentation of vascular geometries from medical images ［ J］ ． Int J Numer Meth Biomed Eng， 2010 ， 26 （ 1 ） ： 334．



  本文關(guān)鍵詞：血流動力學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與發(fā)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。