科學(xué)家開(kāi)發(fā)動(dòng)脈瘤診斷工具

動(dòng)脈瘤在動(dòng)脈上方形成不正常的隆起，如果破裂，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康并發(fā)癥，甚至死亡。有些動(dòng)脈瘤能長(zhǎng)時(shí)間存在而不破裂。治療動(dòng)脈瘤的手術(shù)相當(dāng)危險(xiǎn)，因此需要一個(gè)參數(shù)幫助指導(dǎo)外科醫(yī)生。

如今，醫(yī)生主要通過(guò)評(píng)估從醫(yī)學(xué)圖像中獲得的動(dòng)脈瘤大小等幾何參數(shù)作出治療決定。但流體力學(xué)被認(rèn)為是動(dòng)脈瘤形成、生長(zhǎng)和破裂的重要因素。由血流決定的因素，如剪切應(yīng)力及其在動(dòng)脈壁上的振蕩，需要煩瑣的血流測(cè)量和數(shù)值模擬。一個(gè)既依賴(lài)于血流又依賴(lài)于幾何形狀的簡(jiǎn)單參數(shù)并不存在。

美國(guó)布法羅大學(xué)和得州農(nóng)工大學(xué)研究人員在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)（AIP）下屬《流體物理學(xué)》上報(bào)告稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)出一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)量綱參數(shù)，可同時(shí)依賴(lài)幾何形狀和血流波形，對(duì)側(cè)壁和分叉動(dòng)脈瘤中的血流模式進(jìn)行分類(lèi)。

“這個(gè)簡(jiǎn)單的參數(shù)叫做‘動(dòng)脈瘤數(shù)’，是動(dòng)脈瘤中兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象的時(shí)間尺度之比。首先是傳輸時(shí)間尺度，代表了流體顆粒通過(guò)動(dòng)脈瘤擴(kuò)張的傳輸?！钡弥蒉r(nóng)工大學(xué)副教授Iman Borazjani介紹說(shuō)，“其次是渦旋形成的時(shí)間尺度，代表了由于脈動(dòng)流膨脹而形成的渦旋?！?/p>

他解釋說(shuō)，輸運(yùn)現(xiàn)象通過(guò)膨脹區(qū)創(chuàng)建穩(wěn)定的剪切層，而渦旋現(xiàn)象易形成渦旋環(huán)。如果輸運(yùn)時(shí)間尺度較小，則形成靜止剪切層，流動(dòng)模式為空腔模式。否則會(huì)形成環(huán)形渦，流動(dòng)模式為渦旋模式。

該團(tuán)隊(duì)的工作是一項(xiàng)重大突破，因?yàn)槠渥C明了不僅動(dòng)脈瘤數(shù)可用簡(jiǎn)化幾何和解剖幾何對(duì)流動(dòng)模式進(jìn)行分類(lèi)，而且剪切應(yīng)力的振蕩在渦旋模式下的血流中更高?！斑@意味著我們的簡(jiǎn)單參數(shù)可能是振蕩剪切參數(shù)的一個(gè)很好的替代品——無(wú)需挑戰(zhàn)性的血流測(cè)量和模擬便可計(jì)算血管壁剪切力。”Borazjani說(shuō)。