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血流储备分数（Fractional Flow Reserve,FFR）是临床判断是否发生功能性心肌缺血的“金标准”,但因有创性、高成本等缺陷使其临床应用受限,基于医学影像技术结合计算流体力学方法可实现冠状动脉FFR的无创计算(Coronary Computed Tomography Angiography–derived Fractional Flow Reserve,FFRCT)。冠脉分支血流量是影响FFRCT计算精度的关键边界条件,通过研究冠脉形态变量和血流量在不同个体中所满足的同一规律,即冠脉流量分配标度律,获得最合理的冠脉流量分布,可实现更高精度的FFRCT求解计算。哪种冠脉分支流量分配标度律更加合理?基于哪种左右冠脉流量分配标度律可以更准确地求解计算FFRCT?迄今仍缺乏明确的冠脉流量分配标度律理论。为寻求最合理的冠脉分支流量分配标度律和左右冠脉流量分配标度律,本研究面向FFRCT,构建几何多尺度仿真计算模型模拟冠脉的血流动力学效应;分别基于不同冠脉分支流量分配标度律求解计算FFRCT,比较FFRCT间的差异和FFRCT与临床FFR间的误差,决策出最合理的冠脉分支流量分配标度律;分别基于不同左右冠脉流量分配标度律求解计算FFRCT,比较分析FFRCT与临床FFR间的误差,决策出最合理的左右冠脉流量分配标度律。本研究为FFRCT计算准确性的提高提供了技术支持。本文的具体研究内容如下:1.FFRCT的几何多尺度仿真计算模型的构建。FFRCT的几何多尺度仿真计算模型是一种稳态计算模型,由冠脉三维几何模型和代表各冠脉分支微循环阻力的电阻两部分构成,其构建步骤可描述为:（1）根据CTA数据重建患者特异性冠脉三维几何模型;（2）基于弹性腔理论和基尔霍夫定律确定各冠脉分支微循环阻力的电阻;（3）将电阻作为冠脉三维几何模型的边界条件进行耦合,实现基于几何多尺度仿真模型的冠脉血流动力学模拟。本研究构建的几何多尺度仿真计算模型可以模拟血管的压力、速度和流量等变量的生理规律,且与实际临床现象相一致,可以作为研究冠状动脉流量分配标度律的研究方法和计算基础。2.冠脉分支流量分配标度律的研究。固定左右冠脉流量分配比例为6:4,分别基于主流的指数值n为2.7和3.0的流量-直径幂律分配冠脉各分支流量,并结合几何多尺度仿真计算方法计算FFRCT,比较FFRCT间的差异和FFRCT与临床FFR间的误差。35例患者的70组FFRCT结果显示,同一患者基于指数值不同的流量-直径幂律求解计算得到的FFRCT间平均差值在0.004左右,比较差异无统计意义学。基于主流的指数值n为2.7或3.0的流量-直径幂律分配冠脉各分支流量可求解计算得到无差别的FFRCT。3.左右冠状动脉流量分配标度律的研究。提出一种按照流量-截面积标度律的方法分配左右冠脉流量,旨在更准确地求解计算FFRCT。与传统的基于流量-体积标度律和固定分流比例求解计算得到的FFRCT作差异性比较和分析,以临床FFR为参考标准分别评价其临床诊断价值。35例患者的105组FFRCT结果显示,基于流量-截面积标度律求解计算的FFRCT与临床FFR的误差极值为0.14,明显低于另外两种传统方法;同一患者,分别基于流量-截面积标度律、流量-体积标度律和固定分流比例求解计算的FFRCT与临床FFR的平均相对误差分别为4.37%、9.46%、9.03%;以临床FFR作为评价其临床诊断价值的标准进行分析,基于流量-截面积标度律求解计算FFRCT的准确性、敏感度、特异度、阳性预测值以及阴性预测值分别为88.57%、66.70%、96.10%、85.70%、89.30%,其FFRCT计算效果最好。4.冠状动脉流量分配标度律的临床实例分析。以两例冠脉狭窄患者为验证计算对象,在基于流量-截面积标度律去分配左右冠脉流量的前提下,按照指数值n为2.7和3.0的流量-直径幂律去分配冠脉分支流量并估计微循环阻力,分别以和’表示两例模型微循环阻力。通过分析和’的差异性,解释冠脉分支流量-直径幂律的指数值不影响FFRCT这一现象;比较FFRCT与临床FFR的误差,验证基于流量-截面积标度律的方法可更准确地求解计算FFRCT的结论。计算结果显示,患者1的各冠脉分支在充血状态下的微循环阻力差极值为29.70936,FFRCT与临床FFR误差分别为0.001、0.002;患者2的各冠脉分支在充血状态下的微循环阻力差极值为500.1826,FFRCT与临床FFR误差分别为0.002、0.003。对心肌缺血的预测结果与临床判断结果一致。本研究构建了面向FFRCT的几何多尺度仿真计算模型,研究分析了冠脉分支流量分配标度律和左右冠脉流量分配标度律与FFRCT的规律性关系。完整且明确地阐述了一套面向更准确地求解计算FFRCT的冠脉流量分配标度律理论:冠脉分支流量分配按照指数值n为2.7或者3.0的流量-直径幂律进行;左右冠脉流量分配按照流量-截面积标度律进行。研究结果为今后更深入地研究冠状动脉树特异性解剖结构参数与流量分配的规律关系提供理论支持,也奠定了今后面向FFRCT的冠脉血流动力学模拟研究基础。