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Cai, Yan, Li, Zhiyong · 2021 · Computer Methods and Programs in Biomedicine

#atherosclerosis #continuum-mechanics

??? info "Metadata" DOI: 10.1016/j.cmpb.2021.106435

📄 Quick Note

摘要概述

这篇综述系统梳理了数学建模在动脉粥样硬化斑块进展(plaque progression)及斑块微环境(microenvironment)研究中的应用,覆盖了三条主线:(1)斑块内外生物力学环境(WSS、FSI)对斑块生长与破裂的影响;(2)脂质沉积、炎症、SMC 迁移、斑块内出血(IPH)等微环境因素的动力学演化模型;(3)基于上述方法对斑块生长与进展进行预测的研究脉络。作者将斑块生长建模划分为三代——第一代仅考虑内膜增厚,第二代假设斑块组成积累导致各向同性体积增长,第三代则将微环境组分的演化直接耦合到形态变化上。文章末尾提出未来若干关键问题,包括患者特异性模型、抗炎治疗的表型可塑性建模、以及长期随访数据匮乏对模型验证的制约。

关键图表

  • Fig. 1:内皮功能障碍触发的斑块微环境级联反应示意——从脂蛋白沉积、单核细胞趋化分化为巨噬细胞,到 VSMC 表型切换、泡沫细胞与坏死核心形成,再到滋养血管新生与 IPH,是全文病理学逻辑的总览。
  • Fig. 2:患者特异性颈动脉 CFD/FSI 仿真构建流程(影像获取→分割重建→网格生成→流场求解),是临床影像驱动生物力学建模的标准工作流。
  • Fig. 3:三代斑块发展模型的对比——第一代(intimal thickening 驱动)、第二代(各向同性体积增长)、第三代(微环境组分演化直接反映形态变化),是理解该领域建模演进脉络的核心图。

与我的关联

我的工作聚焦血管 G&R 的连续介质建模,本文作为综述提供了 atherosclerosis 路径下力学-生物学耦合的宏观图景,特别是 FSI/CFD 与斑块微环境演化耦合的第三代建模思路,对我构建 G&R 框架中引入微环境变量(脂质、炎症、SMC 表型)作为内生驱动力有直接借鉴意义。