据美国国立卫生研究院称,一种称为动脉粥样硬化的动脉炎性疾病是美国的首要因,但大约一半 45 岁以上的美国成年人患有这种疾病,但他们并不知情。这种情况的特点是动脉内斑块堆积,动脉是将血液从心脏推向身体其他部位的血管高速公路,这种情况经常被忽视,直到变得严重。
一个有希望的解决方案可能存在于一个在外行看来似乎无关的领域:机械工程。乔治华盛顿大学工程与应用科学学院的研究生诺拉·卡罗琳·怀尔德 (Nora Caroline Wild) 正在利用心血管流体动力学来探索可能的解剖因素,以尽早提醒高危患者。
“一旦患者出现症状,就意味着他们已经患有动脉粥样硬化,这种情况通常相当严重,”系主任迈克尔·普莱斯尼亚克生物流体动力学实验室的机械和航空航天工程博士生怀尔德说。
“所以我正在研究什么样的预先存在的特征可能会导致某人的血流对血管组织产生不健康的影响。我们能否观察患者血管的几何形状——分支的角度、直径——在统计上将患者分类为较高或较低风险?”
斑块由胆固醇、细胞废物和其他脂肪物质组成,所有这些物质在通过血液输送时都会积聚在血管壁上。但是,排列在血管壁上的健康内皮细胞通过对与其持续接触的血流产生生化反应来防止斑块积聚。
在理想的健康条件下,血流的力量会产生微小的漩涡状涡流,对动脉壁施加称为剪切应力的摩擦力。剪切应力会刺激内皮细胞,防止斑块积聚,以免造成危险。