冠状动脉疾病(coronary artery disease)是 心血管疾病(cardiovascular disease)中致死率最高的一类,大约占死亡比 例的25%。冠状动脉狭窄(coronary artery stenosis)和 冠状动脉堵塞(coronary artery occlusion)通常是因为脂肪物 质导致动脉粥样硬化(atherosclerosis),形成斑块,阻碍动脉向心肌供血,导致心肌缺血(ischemia)。严重的冠 状动脉疾病可以通过冠状动脉旁路移植手术(coronary artery bypass graft surgery, CABG)治疗,取病人自身的一 些组织移植在冠状动脉阻塞处(blockages),重新引导血液流通。仅在美国一年就要进行大约40万次冠状动脉 旁路移植手术。中文里,冠状动脉旁路移植手术也称为冠状动脉搭桥手术。另一种非手术治疗方案是经皮 冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention, PCI),将球囊导管( balloon catheter)插入冠状动脉病变并 充气以打开动脉。PCI每年执行约50万次。血流动力学可以帮助了解冠状动脉疾病进展和考虑个体患者最佳 治疗方案的基础。

二尖瓣疾病是心血管,发病率1.16%

冠状动脉血流的一个关键特征是流量和压力的“异相(out-of-phase)”特征。与收缩期血流量最高的全身循环 不同,冠状动脉中的大部分流量发生在舒张期。这是因为心脏收缩时冠状动脉床(coronary vascular beds)收 缩,血管阻力增加。当心脏在舒张期(diastole)间放松时,阻力降低,冠状动脉流量达到最大值。SimVascular 具有专门的边界条件,可以对这种行为进行建模。左冠状动脉波形(left coronary waveform)的特征通常是收缩 期低流量,然后是舒张期高流量。右冠状动脉波形(right coronary waveform)的特征通常是收缩期和舒张期的 流量峰值大致相等。图1中显示了两种波形的示例,其中主动脉压(aortic pressure)按比例缩放以显示其异相行为。

主动脉(aorta)分出冠状动脉主干(main coronary artery),它们通常被称为左主冠状动脉(left main coronary artery, LCA)和右主冠状动脉(right main coronary artery, RCA)。左冠状动脉进一步分支为左前降支(left anterior descending artery, LAD)和左回旋支(left circumflex, LCX)。左冠状动脉主要灌注心脏的左侧(即左心室和左心 房),右冠状动脉主要灌流心脏的右侧。在高分辨率CT图像数据中可以看出,这些主要血管又分出许多小 血管。