编辑推荐：
编辑推荐：本研究通过整合CTPA与CFD技术，首次对肺动脉高压(PAH)患者6级分支的全肺动脉树进行三维重建，系统分析了流速、壁剪切应力(WSS)、振荡剪切指数(OSI)等关键参数。发现PAH患者近端动脉存在低WSS(1.00±0.36 Pa)与高OSI(0.08)特征，远端TAWSS(13.35 Pa)显著升高，揭示了血流动力学异常与血管重塑的关联，为PAH机制研究提供新视角。
肺动脉高压(PAH)这个被称为"心血管领域癌症"的疾病，正以61%的5年生存率警示着医学界。当肺动脉血管逐渐变得狭窄僵硬，右心室就像面对不断收紧的阀门，最终在超负荷工作中走向衰竭。传统观点认为PAH是单纯血管收缩性疾病，但越来越多的证据表明，血流对血管壁的"冲刷力"——生物力学因素在其中扮演关键角色。然而，由于肺动脉分支复杂如树冠(可达20多级分支)，现有影像技术如4D-flow MRI在捕捉远端血管血流时显得力不从心，建模又难以还原血管的复杂几何结构。这种技术瓶颈导致学界对PAH的血流动力学认知长期停留在近端血管片段。
中山大学附属第八医院心血管内科田帅与魏文斌团队在《BMC Pulmonary Medicine》发表的研究，创新性地将CT肺动脉造影(CTPA)与计算流体力学(CFD)结合，首次实现了对PAH患者6级分支全肺动脉树的三维重建与血流模拟。研究团队回顾性纳入7例特发性PAH患者，通过Mimics 14.4软件进行血管分割(精度达0.68×0.68×1.25 mm3)，采用ICEM-CFD生成约400万网格单元，在ANSYS CFX中求解Navier-Stokes方程。关键创新在于：基于超声心动图数据设定入口脉动速度边界条件，采用牛顿流体假设(μ=0.0039 Pa·s，ρ=10603)，通过双心动周期模拟确保结果稳定性(RMS残差<10-5)。
研究首先揭示了PAH患者独特的"喇叭形"血流结构：出口截面积(4.64±1.75 cm2)较入口(9.76±1.45 cm2)显著缩小(p<0.0001)，而出口流速(71.54±25.57 cm/s)反超入口29.12 cm/s，形成"窄管高速"现象。这种逆向重构不同于生理性血管分级，可能源于远端血管的病理性收缩与近端代偿性扩张。
在"壁剪切应力分布特征"部分，研究发现PAH近端肺动脉WSS始终低于远端，主肺动脉TAWSS仅1.02±0.21 Pa，不足远端分支的1/13。这种"近端低剪切"环境与4D-flow MRI结果一致，但CFD首次量化了6级分支的TAWSS梯度(出口达13.35±7.33 Pa)。特别值得注意的是，近端扩张血管在舒张期出现螺旋流，这种二次流可能促进血小板聚集与血栓形成。
"振荡剪切指数分析"显示PAH患者近端OSI达0.08，局部弯曲处峰值0.4，显著高于健康人群。高OSI区域与血管分叉、弯曲部位高度重合，这些区域正是临床常见的动脉瘤好发位置。研究者认为，这种振荡流会抑制内皮细胞一氧化氮(NO)合成，加速血管硬化进程。
最后关于"相对停留时间"的发现更具临床意义：主肺动脉前壁RRT中位数达494.1秒，某些区域甚至超过2000秒。这种"血流淤滞"现象为PAH患者易发原位血栓提供了力学解释，也提示抗凝治疗可能需要更个体化的策略。
讨论部分深入剖析了这些发现的科学价值：首先，近端低WSS与高OSI的组合构成"内皮细胞功能障碍的力学配方"，通过机械转导通路促进血管重塑；其次，远端高TAWSS(13.35 Pa)与临床观察的丛状病变分布高度吻合，提示剪切应力梯度可能是PAH异质性发展的驱动因素；最后，RRT作为新型生物标志物，有望成为评估血栓风险的量化工具。研究也存在一定局限：样本量较小(n=7)且未包含7级以下微动脉，但通过严格的网格独立性验证与边界条件优化，确保了结果的可靠性。这项研究为理解PAH的"力学-生物学"恶性循环提供了全景视角，也为靶向血流动力学的治疗策略开发奠定了理论基础。
生物通微信公众号
生物通 版权所有
