颅内动脉瘤已经成为全世界各个国家的问题,全球每年发病率约为9.1/10万。各个地区有所不同,其中芬兰和日本属于高患病率地区;各个年龄段亦有差别,据报道,我国35～75岁年龄段成年人的发病率则高达7%。因此研究颅内动脉瘤的形成机制,对于预防颅内动脉瘤的形成和发展具有重要的意义。为了研究血流动力学导致颅内动脉瘤的机理,本文主要进行了以下几个方面的研究工作:(1)设计制造了一种细胞流体力学实验装置,提供体外实验,探究血流动力学对颅内动脉瘤的成因,并在此装置试验的基础上,发现第一代装置所存在的一些不足,通过合理的改良,再次设计制造出新的高效细胞流体力学实验装置,新的第二代装置提高了实验效率,降低了人工强度,为实验提供了更优的实验条件和实验数据;(2)运用Solid Works软件对实验装置建立几何模型,并在CFD中对T型装置内腔进行流体模拟分析,根据流体迹线、速度云图和压力云图分析发现,流域内部流速左、右侧腔处于对称分布;计算域内流速集中在T型腔的中间,在壁面处较小,并且在分流处发生明显变化;在1区流速几乎为零,在2区流速较大接近最大值0.0645m/s,在3区流速为0.0387m/s。(3)运用Solid Works软件建立椭球状和球状内皮细胞趴片几何模型,并在Workbench中建立内皮细胞在不同切向力作用下的仿真,分析结果得出,不同形状的细胞在相同的切向力作用下,球状细胞比椭球状细胞受到的作用更明显,球状细胞的变形量、应力、应变都更大;同一形状的细胞,受到的切向力越大,细胞的变形量、应力、应变也越大;在受到切向力作用下,细胞会被拉长,细胞产生形变;无论是球状细胞还是椭球状细胞,即与细胞形状无关,细胞最大变形量、最大应力、最大应变均与切向力大小成正比。(4)通过细胞流体力学实验装置对内皮细胞进行试验,根据试验观察和分析内皮细胞形态变化发现:1区的WSS和WSSG均较低,其细胞形态变化较小,而细胞间隙有所增宽,细胞维持融合状态;2区的WSS和WSSG都比较高,细胞密度下降,细胞之间出现分离,间隙拉大,细胞沿流体方向拉长;3区的WSS比较稳定,WSSG可近似为1,细胞密度较其他区域有所增加,且细胞较正常细胞更圆;WSS越大,对细胞的作用越大,细胞拉长量越大。结合对内皮细胞的模拟与试验,各区域中内皮细胞的变化分析,均得出WSS、WSSG对内皮细胞会产生形变,因而血流动力学是导致细胞形态改变的因素,细胞形态改变进而导致颅内动脉瘤的形成。