问题——血液流动模拟的精准与稳定难题 心血管疾病的早期筛查和治疗决策中，通过影像重建“虚拟血管”并模拟血液流动状态，是实现个体化诊疗的重要方向。然而，血液并非黏度恒定的普通流体，其流变特性受流速、剪切力等因素显著影响，属于典型的非牛顿流体现象。在动脉瘤、血管狭窄等复杂病变区域，血液流动结构和黏度变化更为剧烈，这对数值模拟的精准性和稳定性提出了更高要求。长期以来，由于缺乏统一的计算评价标准，不同研究团队采用不同模型和参数，导致仿真结果差异较大，阻碍了血流模拟技术在临床辅助诊断中的规范化应用。 原因——标准缺失与耦合复杂性导致结果不一致 业内人士指出，血流模拟面临的主要挑战来自两上：一是血液微观组分（如红细胞）的宏观流变效应难以在不同模型中一致刻画；二是血管壁的弹性和可变形特性导致血流与血管相互作用复杂，容易引发数值发散或局部失真。由于缺乏统一标准，不同模型在适用场景、精度边界和计算成本等缺乏可比性，不仅影响科研成果的复现和对比，也使得临床应用的工程化落地缺乏可检验、可追溯的评价依据。 影响——统一评价体系提升模拟可信度 近日，西北工业大学动力与能源学院乔永辉教授团队在系统分析全球140项核心研究的基础上，构建了涵盖血液关键流动特性的统一计算物理评价体系，明确了主流模型的适用范围和评价准则。此体系的建立，为血流模拟研究提供了更具权威性和规范性的参考框架，有助于提升不同算法和模型的可比性与可信度，为临床关注的异常剪切力、血栓风险等血流指标提供更可靠的计算支持。 对策——关键剪切率分界点与无网格方法创新 研究团队提出了一项具有实际指导意义的科学判据：以剪切率每秒100次为分界点。当剪切率高于该阈值时，血液黏度趋于稳定，表现更接近普通流体；而当剪切率低于该阈值时，黏度变化显著，红细胞更易聚集，这一现象在动脉瘤等病变区域尤为关键。该判据为复杂病变区的血流模拟提供了清晰的物理边界。 此外，针对血管与血流相互作用的仿真难题，团队引入无网格（SPH）方法，通过灵活的粒子表达方式适应血管壁大形变场景，有效降低了传统网格方法因扭曲导致的计算风险。研究还强调，应根据实际需求在精度与效率之间合理权衡：基础研究可追求高精度和多尺度刻画，而临床快速评估则需兼顾可解释性、可复现性和计算成本。 前景——推动个体化与规范化发展 业内专家认为，随着高分辨率医学影像和计算技术的进步，血流模拟正从“能算”向“算得可信、用得规范”迈进。此次研究提出的统一评价框架，不仅为后续研究提供了验证基准，也为构建高精度个体化血流模型和临床决策支持系统奠定了理论基础。对应的成果已发表于国际期刊《Physics Reports》。未来，通过与多中心临床数据、真实病例随访和治疗结局的闭环验证，血流模拟在血栓预警、手术方案优化等领域的应用潜力将深入释放。
这项研究不仅展现了我国在医工交叉领域的基础研究实力，也为医疗健康领域的科技创新提供了重要支撑；随着人口老龄化加剧，心血管疾病防治需求日益增长，西工大团队的成果为发展自主可控的医疗仿真技术开辟了新路径。未来，通过深化基础研究与临床实践的结合，我国有望在精准医疗领域实现更多突破，为全球健康事业贡献中国智慧。