pg下载通道 如何洞察生命“内流场”？ 陕西一高校团队精准量化血液流变

中新网西安2月16日电 (记者 阿琳娜)，当缓缓地去搅动一碗处于稠状的淀粉水时，它呈现为如同液体那般的顺滑，展现出“软”的特性，然而要是用力迅速地搅拌甚至拍打它，它就会转变成像固体一样，给人带来一种“硬”的触感，这便是非牛顿流体的“剪切增稠”特性，即在强力作用之下呈现为固体，在弱力或者无力作用之下呈现为液体。

然而，不是所有非牛顿流体都是这个样子的。番茄酱、油漆、血液等就完全不一样：它们流动速度越快pg下载赏金下载，反倒变得越“稀”，越“轻盈”，在血液流变学里，这种特性被称作“剪切稀化”。正是让血液能够在血管中顺畅奔流的，生命高效运转的流体密码。

血液剪切稀化机制示意图。西北工业大学供图

因为血液流变具备复杂性，针对怎样精准量化这种非牛顿流体现象，始终是血液计算力学范畴的难题。西北工业大学动力与能源学院乔永辉教授团队，对全球血液流变学已有的研究成果实施了系统梳理，目的在于为复杂血流模拟构建统一的计算物理评价体系，给心血管疾病模拟诊断予以科学支撑。

在临床实践当中，医生们能够构建出患者专属的“虚拟血管”，借助模拟血流的方式来辅助诊断心血管疾病，还能预测血栓风险。可是，血液并不是理想液体，它的黏稠度会依照流速发生改变，可是在模拟的时候选用哪一种“非牛顿”计算模型，学界一直都缺少统一的标准，这也就造成不同算法所得到的结果常常差异显著句号。该项研究，是基于自1919年起始的140项核心研究，对其进行系统梳理，进而建立起血流动力学计算物理评价体系，该体系涵盖剪切稀化、黏弹性以及屈服应力等特性，为全球范围内相关科研人员，提供了计算模型选取方面的参考。

血流动力学中主流的非牛顿流体模型。西北工业大学供图

据介绍，该研究确立了血液非牛顿特性的科学分界点，此分界点之上，血液黏稠度基本稳定，如同水一般（可当作普通牛顿流体），而对于此分界点之下的情况（诸如动脉瘤、血管狭窄区域）pg下载，血液则展现出显著的“非牛顿”特性，其黏稠度会产生变化，红细胞更易于聚集。目前，主流的非牛顿流体模型有很多。这些主流的非牛顿流体模型，包括幂律模型，包括广义幂律模型，包括Cross及其修正模型，包括Bird-Carreau模型，包括Carreau-Yasuda模型，包括Quemada模型等模型。研究对其剪切率适用范围进行了系统梳理。

血管不是那种静止不动的硬管，而是有着柔软特性、富有弹性的生命通道，当血液流经的时候，血液的推力会致使血管壁微微扩张，血管自身的搏动还会反过来推挤、引导血液的流动，这种“互相推动、彼此塑造”的动态，就是医学上所说的“流固耦合”，尤其在动脉瘤或者血管严重狭窄等病变区域，血管壁会产生大幅且不规则的变形，这会让传统的血流仿真极易失真甚至计算崩溃pg下载渠道，难以给出可信的预测结果。

鉴于此，此项研究对双向 FSI 的整体法求解路径以及分区法求解路径展开了评价。于分区法体系当中，主流的 ALE（任意拉格朗日 - 欧拉）方法，在大变形场景时，会由于频繁进行重网格化而致使计算冗余以及收敛瓶颈的出现。为了突破这一所谓的“网格桎梏”，该研究介绍了以光滑粒子流体动力学（SPH）作为代表的无网格方法。光滑粒子流体动力学（SPH）方法能够自然而然地规避网格扭曲，提高大变形处理方面的灵活性，并且达成多相物理界面的精确追踪。

与此同时，上述研究表明，决策不存在绝对的“普遍适用的解决办法”，研究人员需要先明确具体的物理需求，在此根基上，权衡计算精度以及资源效率，进而挑选适宜的算法，以此为“数字实验”提供真实且可靠的决策判断依据。

据说，这项研究整理了复杂血流模拟现有的计算构架，归纳了血管壁变形模拟的不一样的途径，并且指明了当下非牛顿模拟在数学稳定性、参数统一性及静脉研究等方面存在的限制，为往后构建高精度患者特定的模型，推进精准医疗奠定了理论根基。