科学家开发动脉瘤诊断工具

本报讯动脉瘤形成于动脉上方的异常隆起，如果破裂，将导致严重的健康并发症，甚至死亡。一些动脉瘤可以长期存在而不破裂。手术治疗动脉瘤是相当危险的，所以需要一个参数来帮助指导外科医生。

如今，医生主要通过评估几何参数(如从医学图像中获得的动脉瘤大小)来做出治疗决策。然而，流体力学被认为是动脉瘤形成、生长和破裂的重要因素。由血流决定的因素，如动脉壁上的切应力及其振荡，需要繁琐的血流测量和数值模拟。一个既依赖于血流又依赖于几何形状的简单参数是不存在的。

来自布法罗大学和德克萨斯A&M大学的研究人员在美国物理协会(AIP)的《流体物理学杂志》上报道，他们已经开发了一个简单的无量纲参数，该参数可以同时依赖于几何形状和血流波形来对侧壁动脉瘤和分叉动脉瘤的血流模式进行分类。

“这个简单的参数叫做‘动脉瘤数量’，它是动脉瘤中两种竞争现象的时间标度比。第一个是传播时间尺度，它代表流体颗粒通过动脉瘤扩张的传播。”德克萨斯A&M大学副教授伊曼·博拉兹贾尼说:“第二个是涡流形成的时间尺度，它代表了由于脉动流的膨胀而形成的涡流。”

他解释说，输运现象通过膨胀区产生了稳定的剪切层，而涡旋现象很容易形成涡环。如果输送时间尺度较小，则形成静态剪切层，流动模式为空腔模式。否则将形成环形涡流，流动模式为涡流模式。

该团队的工作是一项重大突破，因为它证明了不仅动脉瘤的数量可以被划分为具有简化几何形状和解剖几何形状的流动模式，而且在涡流模式下血流中剪切应力的振荡更高。“这意味着我们的简单参数可以很好地替代振荡剪切参数——血管壁的剪切力可以在不挑战血流测量和模拟的情况下进行计算。”博拉兹贾尼说。(宗华)

相关论文信息:DOI: 10.1063/1.5033942

DOI: 10.1063/1.5081451

《中国科学日报》(2019-03-29第二版国际版)