动脉粥样硬化斑块生长-应力关系的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11272091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A10.生物力学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Rupture of atherosclerotic plaques can often lead to stroke or heart attack. It is well accepted that plaque formation is associated with low or oscillatory wall shear stress. However, plaque growth often leads to lumen narrowing and thus results in an increase of wall shear stress. How plaque develops to be vulnerable and what leads to plaque rupture are still unknown. The objective of this proposed study is to investigate the association between plaque morphology and its mechanical enviroment during atherosclerosis progression. In vitro phantom, apoE-/- mice atherosclerosis model and patients with moderate carotid stenosis will be studied by combining computational modelling, magnetic resonance imaging (MRI), mechanical test and pathological analysis to investigate plaque progression, and quantify the critical blood flow and plaque stress/strain conditions under which plaque rupture is likely to occur. In vitro phantom study will be performed using an MRI-compatible physiological flow circulation system. A parametric finite element model and minimization algorithm will be developed to characterize the mechanical properties of plaque components. The results of the numerical simulations will be validated by both the phantom and in vivo MRI. Image segmentation and 3D plaque reconstruction will be performed based on multi-sequence MRI to characterize the difference of plaque morphology. MRI-based three-dimensional computational models with multi-component plaque structure and their interaction with blood flow will be developed and solved numerically to simulate plaque stability and identify suitable plaque rupture risk indicators for more accurate plaque assessment. The association between plaque morphology and stress will be investiagted during plaque progression. An MRI-based patient-specific modelling system and numerical method will be developed and this will provide a framework for vulnerable plaque identification. Success of this project will lead to quantitative understanding of the underlying biomechanics of plaque progression and rupture. It may provide us a useful clinical tool for the identification of vulnerable plaques in patients with moderate carotid stenosis.
动脉粥样硬化斑块的破裂是造成中风或心肌梗死的常见原因。斑块形成的生物力学机理和低剪切应力学说已被广泛认同,但随着斑块的生长,血管逐渐狭窄,斑块处于高剪切环境,斑块如何生长成为易损斑块和斑块最终如何破裂的生物力学机理尚不清楚。本项目将针对"斑块生长-应力关联规律"这一核心问题,分别以MRI-compatible 血管模型、基因敲除小鼠(ApoE-/-)套管法颈动脉粥样硬化模型和中度颈动脉狭窄的临床病人为研究对象,采用核磁成像、数值模拟、力学实验和生物实验相结合的技术路线,探索动脉粥样硬化斑块生长过程中斑块的形态结构、材料性能和应力环境的变化规律,以及各因素之间的关联;并进一步建立基于医学影像的个体化生物力学建模和计算方法系统,为易损斑块的量化判定提供理论基础和技术手段。项目的成功开展将有助于我们深入了解斑块中晚期生长的生物力学机理,为将来的临床实践提供新思路。

结项摘要

动脉粥样硬化斑块的破裂是造成中风或心肌梗死的常见原因。斑块形成的生物力学机理和低剪切应力学说已被广泛认同,但随着斑块的生长,血管逐渐狭窄,斑块处于高剪切环境,斑块如何生长成为易损斑块和斑块最终如何破裂的生物力学机理尚不清楚。本项目针对“斑块生长-应力关联规律”这一核心问题,分别以MRI-compatible 血管模型、基因敲除小鼠(ApoE-/-)套管法颈动脉粥样硬化模型和中度颈动脉狭窄的临床病人为研究对象,采用了核磁成像、数值模拟、力学实验和生物实验相结合的技术路线,探索了动脉粥样硬化斑块生长过程中斑块的形态结构、炎症情况、材料性能和应力环境的变化规律。同时分析探究了影响斑块稳定性的各因素之间的关联,基本建立了个体化的基于核磁共振医学影像的生物力学建模和计算方法系统,为易损斑块的量化判定提供了力学评价方法和技术手段。项目的结果和研究数据提高了我们对斑块中晚期生长的生物力学机理的深入认识,为将来的临床实践提供了新思路。项目在四年里开展顺利,共发表论文31篇。培养了博士生2名,硕士生4名。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
A parametric study of inflammatory effects on plaque mechanical stress
炎症对斑块机械应力影响的参数研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Cardiology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Xuan Pei;Seemantini Nadkarni;Zhi-Yong Li
  • 通讯作者:
    Zhi-Yong Li
Left ventricular diastolic dysfunction in type 2 diabetes patients: a novel 2D strain analysis based on cardiac magnetic resonance imaging
2 型糖尿病患者的左心室舒张功能障碍:基于心脏磁共振成像的新型二维应变分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Gan; Yan;Gan; Yan;Li; Zhi-Yong;Li; Zhi-Yong
  • 通讯作者:
    Zhi-Yong
支架参数对血管壁面剪切应力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈邵;蔡彦;周宾;李志勇
  • 通讯作者:
    李志勇
Mechanical properties of a hollow-cylindrical-joint honeycomb
空心圆柱接头蜂窝体的力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2013.10.025
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Qiang Chen;Nicola Pugno;Kai Zhao;Zhiyong Li
  • 通讯作者:
    Zhiyong Li
Re-examinationof the mechanical anisotropy of porcine thoracic aorta by uniaxial tensiletests
单轴拉伸试验复查猪胸主动脉力学各向异性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Biomed Eng Online
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yan Wang;Yan Wang;Zhiyong Li;Zhiyong Li
  • 通讯作者:
    Zhiyong Li

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    --
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  • 通讯作者:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李志勇
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    董志平

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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