体外反搏干预颈动脉血流切应力及振荡特性:基于动物实验的数值仿真研究

【作者】 田帅； 姚纯； 伍贵富； 杜健航；

【机构】 中山大学广东省辅助循环创新工程技术研究中心； 中山大学国家卫健委辅助循环重点实验室；

【摘要】 现代体外反搏(增强型体外反搏,EECP)是由我们实验室自主研发的无创性辅助循环疗法及装置,获得美国AHA/ACC/ASA、欧洲ESC及我国CMA临床指南推荐,是一种安全、无创、有效及经济的缺血性心脑血管疾病先进疗法。近年来国内外的基础医学研究显示长期的EECP干预治疗能有效改善主动脉的内皮功能,抑制粥样硬化(AS)病变的发生,阐明了EECP抗粥样硬化的分子与细胞生物学机制。然而,由于血管内的生物力学环境尤其是血流切应力及其振荡特性已被广泛认为在AS斑块的发生、发展及破裂进程中起着关键作用,所以我们认为有必要剖析EECP对AS病灶部位干预作用的力学机制。本研究聚焦颈动脉分叉高AS病变风险部位,采用动物实验介入测量结合三维CFD仿真的方法。首先通过外科手术植入超声多普勒流量探头及压力导丝,获取成年杂交猪在EECP干预(反搏压0.035MPa)前、中、后的颈总动脉血流量及压力变化,进而利用MR影像学数据进行颈动脉分叉的模型重构及数值建模分析。结果显示EECP作用显著提高了颈动脉在舒张期的血流灌注,同时对血流切应力(WSS)及其振荡特性产生显著影响。相对于基础状态,反搏干预中颈动脉窦的平均切应力(TAWSS)提高88.8%,而粒子相对滞留时间(RRT)降低了50%。然而EECP同时显著增加了切应力梯度(WSSG)及颈外动脉的振荡剪切指数(OSI)。本研究首次揭示了EECP对颈动脉分叉处WSS及其振荡特性的影响机制,我们认为这种干预作用显著提高了心动周期里的TAWSS水平且远低于相关估算的阈值,同时降低了RRT水平,有可能产生积极的生物力学与力学生物学意义。但其增加OSI及WSSG是否有负面作用需作进一步研究。更多还原