超声场中振荡微泡对血管壁的生物力学效应

血管内受束微泡振荡所产生的生物力学效应在靶向药物传递、开放血脑屏障等具有重要的医学应用。本文从生物力学角度,创建了一个气泡-流体-固体耦合动力学模型,利用有限元法,研究超声场中振荡微泡与血管壁的相互作用,得到不同超声频率、血管尺度及不同初始半径微泡对血管壁的应力及应变分布。结果表明:频率1.0～1.5MHz时,血管壁应力随频率增大而降低;1.5～2.0MHz时,应力随频率经历半个正弦波形的变化,2.0 MHz之后不同初始半径微泡对血管壁的应力趋向一个相等的稳定值;当频率和初始微泡确定时,血管壁应力随血管半径先增大后变小,血管越厚,其应力和振动幅值都相应变小。三种不同初始半径微泡在不同血管半径中能产生有相应的应力极大值,其中较小初始半径微泡应力最大。本模型可用于计算不同声参数、血管尺度及不同初始微泡半径时的生物力学效应,为血管损伤评估提供参考。     

早期动脉粥样硬化形成的数值计算

动脉粥样硬化(AS)是由大中型动脉血管内脂质物的沉积、生长而引发的一类全身代谢障碍性疾病,是引起心、脑血管疾病的主要原因.本文从生物医学和物理学角度,建立了一个动脉血管内脂质类物质的对流-扩散-反应动力学模型.结合血管壁面的多孔效应,利用有限元方法,计算了120mmHg、150mmHg和180mmHg三个血压下的重要脂质类物质低密脂蛋白(LDL)、氧化低密脂蛋白(LDLox)、泡沫细胞(FC)在内膜中随时间的扩散反应过程及分布特点,同时计算了病变区管腔半径和动脉粥样硬化斑块的体积增长.此模型为理解动脉粥样硬化形成的机理及临床理疗研究提供理论参考.     

动脉粥样硬化斑块在血流作用下的应力分析

分析血流作用下动脉硬化斑块的应力分布,对动脉粥样硬化斑块失稳破裂的风险评估有重要理论和实际意义。本文基于有限元法,从生物力学角度,对几种常见的动脉粥样硬化斑块模型在血流作用下的应力分布进行数值计算。结果表明:斑块肩部所受应力最大,相应的应力矩最大,其次是沿斑块两肩部连线方向具有较大的应力分布;在大小不同的连带体斑块中,前部小斑块所受应力相对较大。本文模型能较好地解析血管内因动脉粥样硬化斑块的大破裂、形成继发性血栓、爆发急性心肌梗死和脑卒中等心脑血管疾病现象,可为动脉硬化斑块的不稳定性及可能的破裂提供预测。