脑卒中是危害人类健康的重大疾病之一,具有较高的发病率、致死率和致残率。脑卒中的发病机制已经为人所知,并且针对不同发病机制的预防和治疗也逐渐成为临床研究的热点问题。脑卒中引起脑组织血流灌注减少,会导致血管发生自主调节和血管网重构。为了研究脑部血管网的结构及其对脑血流动力学分析结果的影响,本文利用连续-离散方程建立二维脑微血管网数学模型,并在此基础上进行了血液灌注模拟和血流动力学分析。本文主要从五个部分展开。第一部分介绍了如何利用连续-离散数学方程,建立二维的大脑微血管网络数学模型;第二部分阐述了使用迭代计算的数值求解方法,对血管网模型进行血液动力学分析,并考虑到血管的顺应性和血液流变性等因素;第三部分则是在血液动力学分析方法的基础上,模拟血管发生不同程度梗塞以及血管梗塞发生在不同级别的微动脉时血管网中血液灌注的变化,并探讨了血管网密度对血液灌注的影响;第四部分模拟了脑卒后血管网重构,不仅考虑了急性脑卒中引起的血管应激扩张,还模拟了脑卒后脑组织在长期缺血的影响下引起的微血管网退化后血管新生;第五部分主要是对脑卒后微血管网中侧枝循环代偿作用进行量化比较和分析,同时将血管网重构前、后血管网密度进行了比较,并给出了相应的理论依据。为了更直观的显示血流动力学模拟结果,引入血流量变化率来分析血管网血流灌注变化情况。模拟结果显示,血管网密度越大,血流量变化率越小,梗塞影响范围也越小;血管梗塞越严重,血流量变化率越大;发生梗塞的血管直径越小,血液灌注减少的血管网范围也越小。此外,血管梗塞程度轻时,血管通过自主调节扩张血管直径能够缓解脑组织缺血;当血管梗塞较为严重时,血管自身调节受限,血管网发生退化和重构,重构后缺血区域中的血管网密度显著增加,有助于恢复部分微血管网的血液灌注,从而提高缺血区域的侧枝代偿。通过对微血管网侧枝代偿作用的定量研究发现,血管网密度越大,通过侧枝循环进行代偿性灌注的血管区域越大。随着梗塞程度的增加,通过侧枝代偿的血液灌注量也逐渐增加,但是当血管梗塞程度过大时,代偿的灌注量却随着梗塞程度的增加而减少。这一结果与临床研究报道相一致。