针对房颤患者心耳内血栓形成的风险研究
背景：
左心耳是左心房(Left Atrial, LA)侧边生长的一个2- 4cm具有复杂结构的突出物，尽管临床上对它的研究一直较为活跃，但是由于这个部位的医学参数很难测量，关于左心耳的功能一直存在争议。1909年，Welch[1]注意到左心耳（Left Atrial Appendage, LAA）内部形成的血栓会引起与房颤（Atrial Fibrillation，AF）有关的心血管卒中，而且在房颤情况下，左心耳是最常见的形成血栓的器官[2]。据研究统计，房颤患者血栓栓塞发生在左心耳的概率超过90%。左心耳的形态因患者而异，对房颤病人来说，主要的形态可以分为以下四种：1“鸡翅形”、2“仙人掌形”、3“风向标形”、4“菜花形”；这四种形态所占的比例分别为48%、30%、19%和3%[3]。
随着医疗水平的发展，有人尝试利用相位对比磁共振成像（PC-MRI）和超声测量法方法获得的LA血流动力学信息，也有研究人员通过计算流体力学（CFD）和粒子图像测速（PIV）技术揭示了左心室漩涡的形态变化是由房颤和左心耳内部血流停滞引发的血栓所导致。当前对房颤和窦性心律时的血流动力学进行了定性比较，但没有定量评估；此外，由房颤引起的现象如A波峰的缺乏和高频颤动，对血流动力学的影响还未完全清楚[4]。
模型和方法
计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）已经被用来模拟心房和心耳内的血液流动的物理机制和生物学行为，进而分析血流特性并预测血栓形成的风险。在研究左心房、心耳内部血液流动时，将下一个心跳周期的新鲜血液和上一个心跳周期残留的血液看成两相，利用 VOF（Volume-Of-Fluid）模型对新旧相血液进行标记和跟踪，通过研究若干个周期后“旧相血液”的残留百分比来表征心房/心耳内部形成血栓的风险。此外，基于壁面剪切应力构建的时间平均壁面剪切应力（time-averaged wall shear stress, TAWSS）、震荡剪切指数（oscillatory shear index, OSI）、相对停留时间（relative residence time, RTT）以及内皮细胞激活潜能（endothelial cell activation potential, ECAP）一定程度上也可以反应左心房/心耳容易形成血栓的位置和风险。
典型案例：
案例1：
房颤患者（有血栓）的左心耳形态及特征参数。
a.菜花形 b.仙人掌
房颤患者（有血栓）的血液流线。
房颤患者（有血栓）的残留血液分布。
案例2：
房颤患者（有血栓）的左心耳形态及特征参数。
d.风向标形 d. 风向标形
房颤患者（无血栓）的血液流线。
房颤患者（无血栓）的残留血液分布。
参考文献：
1. Welch W. A System of Medicine. 2nd ed. London: MacMillan and Co, Ltd., 1909.
2. Blackshear JL, Odell JA. Appendage obliteration to reduce stroke in cardiac surgical patients with atrial fibrillation. Ann Thorac Surg 1996;61: 755–9.
3. Maria BG, Andrew C, Rajan R, et al. Computational Fluid Dynamic Analysis of the Left Atrial Appendage to Predict Thrombosis Risk[J]. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 2018, 5:34.
4. Funamoto K , Koizumi R , Hayase T , et al. Numerical analysis of hemodynamic changes in the left atrium due to atrial fibrillation[J]. Journal of Biomechanics, 2015.
5. Achille PD, Tellides G, Figueroa CA, et al. A haemodynamic predictor of intraluminal thrombus formation in abdominal aortic aneurysms A haemodynamic predictor of intraluminal thrombus formation in abdominal aortic aneurys
6. ms. Proc R Soc A Math Phys Eng Sci. 2014;470:2172.