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Corti, Anna; De Nisco, Giuseppe; Wentzel, Jolanda J. et al. · 2026 · Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering

Metadata

Authors: Corti, Anna; De Nisco, Giuseppe; Wentzel, Jolanda J.; Migliavacca, Francesco; Morbiducci, Umberto; Chiastra, Claudio

DOI: 10.1016/j.cma.2025.118427

Tags: #atherosclerosis #agent-based-model #finite-volume #continuum-mechanics

📄 Quick Note

摘要概述

本文提出一个针对冠状动脉粥样硬化斑块进展的多尺度 agent-based model (ABM) 框架，首次将血流力学 (hemodynamics) + 管腔内 LDL 输运 (advection-diffusion) + 跨内皮三孔模型 (three-pore model) + 2D ABM 组织重构耦合在一起，并应用于病人特异性的左前降支冠脉。ABM 刻画脂质累积、SMC/ECM 动力学，并纳入 Glagov 现象 (代偿性外扩后腔道狭窄) 与脂质驱动的炎症触发。模型在 C 截面标定后预测 V1/V2 截面 1 年壁面积变化误差 <10%；5 年模拟显示 C、V2 在 3.5 年超过 30% 狭窄阈值；高 LDL (5.2 mmol/L) 情景下斑块生长更快、脂质分布更弥漫，呈现 circumferential 分布。

关键图表

  • Fig. 1 多尺度框架示意：tissue-second 尺度的 hemodynamics 模块 (TAWSS) + LDL 输运模块 (wall-free + three-pore) → cell-days 尺度的 2D ABM 组织重构，覆盖 C/V1/V2 三个截面。一句话：用 TAWSS 与跨内皮 LDL 流入驱动 ABM 中 SMC/ECM/lipid agent 行为。
  • Fig. 2 TAWSS 与管腔表面归一化 LDL 浓度在三个截面的分布：揭示了低 WSS 与高 LDL 极化共定位区与斑块好发区一致。
  • Fig. 4 vs Fig. 5：5 年基线进展与 1 年高 LDL 情景对比 — 高 LDL 下 1 年壁面积变化 ≈ 基线 2 年水平，但脂质占比 (35% vs 19%) 与空间分布 (circumferential vs localized) 显著不同，凸显 LDL 浓度对斑块形态而非单纯体积的影响。

与我的关联

与我的 SMC G&R 课题高度相关：本文用 ABM 刻画 SMC/ECM 动力学并耦合血流与 LDL 输运，可作为"agent-based + continuum-hemodynamics 混合框架"在血管重构 (Glagov 现象) 上的对照范式，启发如何将炎症/脂质触发嵌入 G&R 演化方程，以及病人特异性标定-验证分离 (C 标定 / V1,V2 验证) 的实验设计思路。