动脉壁模型对左冠状动脉血流动力学的影响：基于流体-结构耦合的精准医学研究

本文通过双向流体-结构耦合（FSI）模拟，对比刚性、弹性和超弹性动脉壁模型对中度狭窄左冠状动脉前降支（LAD）血流动力学的影响。研究发现，刚性模型会高估狭窄处峰值时间平均壁剪切应力（TAWSS）6.22%-14.46%，而超弹性模型显示更广泛的低TAWSS、高振荡剪切指数（OSI）和高相对停留时间（RRT）风险区域。研究强调动脉壁柔性建模对提升心血管风险评估（如血流储备分数FFR）临床价值的重要性。

　　

研究亮点

本研究首次在理想化左冠状动脉（LCA）模型中系统比较刚性、弹性与超弹性壁模型对中度狭窄（50%）左前降支（LAD）的血流动力学影响，为临床精准评估动脉粥样硬化风险提供新见解。

血管建模方法

基于心脏平均半径23.75mm的球面构建LCA三维模型，在狭窄段上下游分别设置7倍和5倍直径的延长段以确保边界条件准确性。采用Carreau粘度模型模拟血液非牛顿特性，通过双向FSI耦合求解Navier-Stokes方程与固体力学方程。

关键发现

1. 速度与涡流：刚性模型在狭窄喉部呈现最高原发性流速（V_p），而超弹性模型下游出现显著回流涡旋（ω_s达1200s^-1）

2. 剪切应力差异：刚性模型TAWSS峰值较弹性/超弹性模型分别高6.22%和14.46%，提示其可能低估斑块破裂风险

3. 风险区域：超弹性模型显示最大低剪切应力区域（TAWSS<0.4Pa）和高OSI（>0.3）、RRT（>10）危险区，与临床斑块进展位点高度吻合

4. 功能评估：超弹性模型FFR值达0.95，显著高于刚性模型（0.91），更接近生理状态

结论启示

动脉壁柔性显著影响LAD狭窄处的血流动力学评估：超弹性模型能更敏感捕捉斑块进展风险标志物（低TAWSS、高OSI/RRT），而刚性模型可能误导临床决策。该研究为冠心病精准诊疗提供了重要的建模策略依据。