冠脉血流储备分数(FFR)是目前评价功能性心肌缺血的金标准。近几年又新发展的瞬时无波幅比(IFR)评价指标，并且研究显示二者有很好的相关性。
　　但FFR和IFR都是有创的检查技术，临床应用受到局限。建立无创的心肌缺血评价方法来指导冠脉狭窄临界病变的治疗是一个函待解决的难题。
　　本研究基于患者的冠脉CTA图像，结合患者个性化的冠脉集中参数模型，构建冠状动脉0D.3D耦合的血流动力学几何多尺度仿真模型，采用计算流体力学的方法数值计算冠脉中的流场和压力，无创估测静息状态下无波幅期的瞬时无波幅比(IFRct)和充血状态下的FFRct(或FFRss)，建立冠脉狭窄引起的心肌缺血的无创功能性评价，为临床冠脉狭窄性心肌缺血提供有效的诊断、评价工具。论文的研究内容包括以下三个部分:
　　(1)冠脉血流储备分数的开环式血流动力学几何多尺度模型的研究:
　　本研究阐述了基于患者个性化的冠脉CTA图像，结合个性化冠脉生理集中参数模型，构建了冠脉开环式几何多尺度耦合方法的血流动力学模型，数值计算了冠脉中的流场和压力，可以无创获得血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct，从而评价心肌缺血情况。该模型中，冠脉CTA三维模型反映了患者冠脉结构形态与冠脉狭窄病变的位置及程度，而冠脉生理集中参数模型为冠脉CTA三维模型提供了生理真实的血流动力学计算边界条件，包括冠脉下游出口边界条件-代表微循环阻力的冠脉后负荷，以及冠脉上游入口边界条件-代表心脏功能的心输出量和压力。
　　研究结果表明:采用冠脉结构与功能关系标度律，可以获得较为准确的冠脉后负荷;通过对集中参数模型中各个参数进行优化，可以获得个性化患者较为真实的心输出量和主动脉压力波形，从而保证了冠脉血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct计算的准确性。同时，探究了冠状动脉狭窄程度(40％一90％)对IFRct的影响规律:随冠脉前降支狭窄程度的增加，冠脉狭窄远端的流量减小，IFRct降低。当IFRct在0.86-0.93的“灰色区域”时，冠脉直径狭窄率对应为55％-65％范围内，需要实施FFR来指导治疗。
　　(2)冠脉血流储备分数的闭环式血流动力学几何多尺度模型的研究:
　　本研究阐述了基于患者个性化的冠脉CTA图像，结合个性化冠脉生理集中参数模型，采用冠脉闭环式几何多尺度耦合方法的血流动力学模型，数值计算了冠脉中的流场和压力，可以无创获得了冠脉血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct，从而评价心肌缺血情况。该模型与开环多尺度模型不同之处是冠脉微循环末端反馈回到体肺循环模块中，能够较为真实地模拟冠脉系统与心脏之间的相互调节作用。
　　研究结果表明:采用改进后的闭环的几何多尺度模型，可使得冠脉血流储备分数FFRct和瞬时无波幅比IFRct计算更为准确。并且FFRct和IFRct二者的计算结果有很好的一致性。
　　(3)冠脉血流储备分数的快速血流动力学几何多尺度模型的研究:
　　本研究阐述了基于患者个性化的CTA图像，结合个性化的入口压力边界条件和出口阻力边界条件，提出了一种无创、快速获得了冠脉血流储备分数FFRss。采用稳态的几何多尺度耦合方法的血流动力学模型，数值计算了冠脉中的流量和压力。除此之外，本研究还进行了主动脉压力Pa和左室心肌质量MASSlv分别对血流储备分数FFRss和冠脉血流储备CFRss的敏感度分析。
　　结果表明，该方法可将计算求解的时间从几个小时缩短至20分钟，达到了临床应用的预期目标。
　　总而言之，本论文从采用了三种血流动力学几何多尺度模型，即开环几何多尺度模型、闭环几何多尺度模型和稳态快速计算模型，较为系统的进行了无创地计算冠状动脉狭窄造成的心肌缺血的数值模拟研究。主要内容包括了冠状动脉集中参数模型及开环式几何多尺度的模型的数值模拟、闭环式几何多尺度的模型数值模拟以及阻力边界的稳态快速计算模型数值模拟等研究。这三种不同的几何多尺度耦合仿真的研究，可为评估冠状动脉狭窄是否造成心肌缺血，即功能性评价冠状动脉狭窄提供了基础方法，可为临床上冠状动脉的常见病症提供血流动力学角度的阐述，同时为医生进行诊断与制定治疗策略提供指导与建议，具有一定程度的临床医学应用价值。