计算机模拟揭示小鼠视网膜血管生成模型中血流动力学力的复杂分布

目前对于血流动力学力在血管发育过程中的作用理解有限。众多待克服的障碍之一，是能够在仅几微米厚的血管上以所需的分辨率测量这些力。在本文中，我们提出了一种计算方法（in silico），用于计算鼠类视网膜血管（一种广泛使用的血管发育动物模型）所经历的血流动力学力，其范围超出了实验可测量的限度。我们的结果表明，可以直接从视网膜血管样本重建高分辨率三维几何模型，并且可以使用格子玻尔兹曼算法（lattice-Boltzmann algorithm）在这些域中获得准确的血流动力学估计。我们基于出生后第 5 天（P5）和第 6 天（P6）获取的样本生成了流动模型。模拟显示，两种情况下恢复的流动模式存在显著差异，包括观察到在壁面剪切应力梯度存在的区域发生退化现象。我们提出了两种可能的机制来解释 P5 至 P6 期间观察到的速度和壁面剪切应力的增加：i) 两个时间点之间典型血管直径的测量减小；ii) 修剪过程触发的网络密度降低。本文开发的方法适用于其他微血管可成像但实验流动测量不可用或难以获得的生物医学领域。