冠状动脉分叉角度对侧支逆流区斑块形成的影响机制研究

编辑推荐：本研究针对冠状动脉分叉处粥样硬化斑块易发区域的流体力学机制，通过构建10种分叉角度(BA)的三维模型，采用Re=300的脉动流数值模拟，首次量化揭示了BA增大导致侧支(SB)逆流区高度饱和增长至0.53D、壁面剪切应力(WSS)线性升高的规律，为解释大角度分叉病变中支架内再狭窄(ISR)高发提供了血流动力学依据。

　　

冠状动脉分叉处是动脉粥样硬化的高发区域，临床观察发现斑块往往特异性地分布在分叉的外侧壁。这种现象与局部异常的血流动力学环境密切相关，但分叉角度(BA)如何通过影响血流模式促进斑块形成的具体机制尚不明确。现有研究存在两大局限：一是多数模拟仅针对有限分叉角度，缺乏系统性量化分析；二是对侧支(SB)逆流区这一关键病理特征的形成规律认识不足。来自首尔科技大学机械与汽车工程系的Hyoung Gwon Choi团队联合天主教大学心血管研究所，在《Scientific Reports》发表的研究首次建立了BA与血流参数的定量关系模型。

研究采用计算流体力学(CFD)技术，构建了主支(MV)直径3mm、SB等径分叉的10种BA模型(10°-90°)。通过ANSYS 2020R2求解非稳态脉动流方程，采用SIMPLE算法和二阶迎风格式，网格分辨率达D/40(边界层生长率1.2)，时间步长0.001s。以Re=300的牛顿流体模拟血液，入口流速波形参照临床数据，出口压力设为0Pa。通过网格/时间步长独立性验证确保结果可靠性。

"分叉角度对流量分配和压降的影响"部分显示：随着BA从10°增至90°，SB流量占比β从0.38降至0.26，主支-侧支压差升高1.8倍。特别发现当BA>50°时，β的下降趋势趋于平缓。这种流量再分配现象与分叉处几何阻力的非线性变化相关。"BA对WSS分布的影响"通过定量分析揭示：SB外侧壁WSS始终低于内侧壁，且随BA增大，逆流区局部最大WSS呈线性增长（时间平均值为0.97×(α-π/12)+0.11×10^-2ρU₀²）。在"逆流区尺寸变化规律"中，研究发现逆流区高度在BA达60°时快速增至0.53D后进入平台期，而长度在BA>20°后呈线性递减。动态流线可视化证实，大角度分叉在SB近端和MV远端外侧壁形成显著的低流速停滞区。

讨论部分将发现与临床证据相关联：BA增大导致的低WSS(<0.4Pa)和振荡剪切应力促进内皮细胞功能障碍，这与尸检发现的斑块好发于分叉外侧壁的现象一致。研究首次提出BA与逆流区参数的定量公式，为解释临床现象提供新视角：左主干分叉中BA>50°的患者ISR发生率增高可能源于更大的逆流区。但作者也指出三点局限：模型未考虑血管弹性、仅模拟非左主干分叉、采用牛顿流体假设可能低估实际WSS。这些发现对介入治疗具有指导意义，提示对于大角度分叉病变，采用药物涂层球囊(DCB)等无支架策略可能更适合SB逆流区的处理。该研究为分叉病变的个性化治疗提供了血流动力学理论基础。