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脑循环功能检测技术近三十年进展 龚剑秋，李丽，丁光宏* 复旦大学力学与工程科学系，上海200433 摘要：脑循环功能的异常改变往往早于形态学和影像学改变，这对于脑血管的早期检测以及治疗过程中疗效的评价有显著意义。国内外脑循环功能检测技术的发展已有30年左右的历史，本文综述了脑循环动力学参数的生理背景及脑循环功能检测技术近年来的发展。 关键词：动力学参数；脑血管疾病；脑循环功能；血液动力学 Thirty Years Advances in the Detection Method of Cerebral Circulation Function Jianqiu Gong, Li Li, Guanghong Ding* Department of Mechanics and Engineering Science, Fudan University (Shanghai 200433) Abstract：The function of cerebral circulation have always changed a lot before the morphologic changes of cerebrovascular diseases occur, it is very important for the early detection and curative effect evaluation of cerebrovascular diseases. The detection methods of cerebral circulation function have been studied for thirty years, This article reviews the advances in this field. Key Words: Dynamic index; Cerebrovascular disease; Cerebral circulation function; Hemodynamics 一、生理背景 脑血管疾病（如：卒中，脑出血等）是严重危害人类健康的三大疾病之一，其发病前没有明显征兆，但发病所导致的死亡率和致残率极高。现代医学研究发现，卒中的有效治疗时间窗仅为6小时或更短[1]，即在发病后6小时内如果无法有效打通栓塞或制止、清除出血，病人的脑损伤将无法挽救，但据测算目前从发病到完成手术融栓或清血治疗一般需要20小时。因此脑血管疾病的早期或超早期诊断和预防技术是降低脑血管疾病的发病率和死亡率的关键。 七十年代随着计算机技术及相关科技的迅速发展，人类发明了许多先进的医疗检测手段，如X光计算机断层扫描（X-CT），核磁共振成像（MRI），数字减影血管造影（DSA）和正电子湮没成像（PET）等。这些高新医疗仪器在临床上的推广应用，为明确脑血管病的诊断作出了划时代的贡献。然而，由于这些先进设备主要用于观察脑组织及脑血管的形态学与影像学的变化，用于疾病发生以后的病情定性与定位上，因此这些高新设备的推广和使用并没有使我国的脑血管疾病的发病率和死亡率有所降低。 WHO（世界卫生组织）曾指出：血管壁弹性、血流动力学状态和血液成分及流变学特性是中风发病的三大主要因素。大量动物与临床实验研究表明[2-5]，脑卒中的发生与发展与脑循环动力学参数（如血管壁弹性，小血管阻力，血流量，血管调节功能等）的异常变化有着密切关系。因此，检测脑循环动力学参数无论是对于脑血管疾病的早期诊断、脑血管疾病治疗措施和疗效的客观评价，还是对于脑循环的生理、病理学研究都有十分重要的意义。 二、国内外研究进展 由于脑血管大多被坚硬的颅骨所包埋，其几何形态及动力学状态比较复杂，观察与检测其动力学参数遇到许多困难。所以，尽管早在1912年Kramer[6]就应用水力学模拟方法来研究脑Willis环动脉内的血液流动现象，但纵观脑循环动力学的发展历史，其研究进展缓慢。继Kramer之后，水力学模拟及电模拟成为研究脑Willis环血液流动的主要方法。60年代中期，Clark等利用计算机技术建立了脑Willis环动脉网络的数学仿真模型[7-10]。以后的30多年里，数学模型不断完善，也不断复杂。流动由定常发展到不定常，血管壁特性由线弹性到粘弹非线性。这些工作对了解Willis环内血液运动规律起了很大作用。然而由于这些分布参数模型过于复杂，计算工作量大。更重要的是无法利用这些模型来分析与检测脑血管床的动力学特性（如阻力、弹性及调节功能等），也很难通过这些模型来分析脑血管疾病与动力学参数变化的规律。因此，这些动力学模型对临床应用的帮助不大。 鉴于此，1979年日本吉村正藏等建立了一个模拟单侧颈动脉系统的6单元