科學家開發動脈瘤診斷工具

動脈瘤在動脈上方形成不正常的隆起，如果破裂，會導致嚴重的健康并發癥，甚至死亡。有些動脈瘤能長時間存在而不破裂。治療動脈瘤的手術相當危險，因此需要一個參數幫助指導外科醫生。

如今，醫生主要通過評估從醫學圖像中獲得的動脈瘤大小等幾何參數作出治療決定。但流體力學被認為是動脈瘤形成、生長和破裂的重要因素。由血流決定的因素，如剪切應力及其在動脈壁上的振蕩，需要煩瑣的血流測量和數值模擬。一個既依賴于血流又依賴于幾何形狀的簡單參數并不存在。

美國布法羅大學和得州農工大學研究人員在美國物理聯合會（AIP）下屬《流體物理學》上報告稱，他們開發出一個簡單的無量綱參數，可同時依賴幾何形狀和血流波形，對側壁和分叉動脈瘤中的血流模式進行分類。

“這個簡單的參數叫做‘動脈瘤數’，是動脈瘤中兩種相互競爭的現象的時間尺度之比。首先是傳輸時間尺度，代表了流體顆粒通過動脈瘤擴張的傳輸。”得州農工大學副教授Iman Borazjani介紹說，“其次是渦旋形成的時間尺度，代表了由于脈動流膨脹而形成的渦旋。”

他解釋說，輸運現象通過膨脹區創建穩定的剪切層，而渦旋現象易形成渦旋環。如果輸運時間尺度較小，則形成靜止剪切層，流動模式為空腔模式。否則會形成環形渦，流動模式為渦旋模式。

該團隊的工作是一項重大突破，因為其證明了不僅動脈瘤數可用簡化幾何和解剖幾何對流動模式進行分類，而且剪切應力的振蕩在渦旋模式下的血流中更高。“這意味著我們的簡單參數可能是振蕩剪切參數的一個很好的替代品——無需挑戰性的血流測量和模擬便可計算血管壁剪切力。”Borazjani說。