狭窄颈动脉的流固耦合分析：血流动力学、斑块易损性与内皮刺激潜能的评估

本研究通过流固耦合(FSI)方法模拟狭窄颈动脉的血流动力学特性，评估了速度、壁面剪切应力(WSS)、振荡剪切指数(OSI)等关键参数，揭示了斑块导致的血流紊乱和内皮功能障碍机制，为预测动脉粥样硬化进展和缺血性卒中风险提供了新见解。

　　

背景与挑战
动脉粥样硬化就像血管中的"沉默杀手"，早期症状隐匿却可能引发致命的心血管事件。颈动脉斑块破裂导致的缺血性卒中，每年造成全球数百万人死亡。尽管计算流体力学(CFD)已广泛应用于血流模拟，但传统刚性血管假设无法反映真实的血管-血液相互作用。更棘手的是，斑块区域的低壁面剪切应力(WSS)和血流振荡如何加速疾病进展，仍是未解之谜。

研究设计与方法
来自国内研究团队在《Results in Engineering》发表的研究，创新性地采用流固耦合(FSI)技术，结合Carreau-Yasuda非牛顿流体模型，构建了含20%狭窄的颈动脉三维模型。通过ANSYS软件平台，研究人员实现了血流动力学与血管壁变形的双向耦合计算，重点分析了狭窄区域的涡流、螺旋度等复杂流动特征。

关键发现

1. 速度场异常
   狭窄处峰值流速达0.98 m/s（收缩期），下游出现明显回流区。通过矢量流线图显示，斑块头部流速梯度突变，形成局部高压区。

2. 剪切应力失衡
   时间平均WSS(TAWSS)在斑块边缘骤升至7.598 Pa，而窦部区域低至0.4 Pa以下，这种空间异质性显著提升内皮细胞功能障碍风险。

3. 涡流与振荡剪切
   涡度等值面显示狭窄下游形成螺旋流，OSI值高达0.5的区域占窦部面积的37%，证实了血流方向的持续振荡。

4. 生物标志物关联
   创新性引入内皮刺激潜能(ESP)指标，发现OSI/TAWSS比值在斑块肩部显著升高，这些区域与临床报告的易损斑块位置高度吻合。

临床启示
该研究突破性地将螺旋度分析与传统WSS参数结合，提出"低螺旋度-高RRT"可作为斑块进展的新型预测指标。虽然采用理想化几何模型存在局限，但建立的FSI框架为后续患者特异性模拟奠定了基础。研究者特别指出，窦部特有的血流滞留效应（RRT>3.5s）可能解释为何该区域易发脂质沉积，这一发现为靶向治疗提供了理论依据。

技术前瞻
团队在讨论中强调，未来整合超弹性血管本构关系和真实斑块形态学数据，有望将预测准确度提升至新高度。这项发表于工程学顶刊的工作，为血流动力学指导的精准介入治疗点燃了新希望。