力学刺激在血管的重塑过程中起着重要作用,直接影响着血管疾病的产生和发展。对健康和病变血管的在体应力做出预测对于揭示动脉粥样硬化的发病机理以及预测斑块的破裂风险有着重要的意义。本文基于人体颈动脉分叉血管的平均几何参数,重建出平均化的理想颈动脉分叉血管和斑块的几何模型,并引入“热-结构”耦合的有限元方法重建了颈动脉分叉血管的残余应力,分析了不同血压和流量条件下血管和斑块的在体应力。本文旨在探究颈动脉分叉血管和斑块在体应力分布的一般规律,为颈动脉分叉处血管斑块的破裂机理分析和诊断治疗方案设计提供力学参考。论文的主要研究内容和结论如下:(1)基于人体颈动脉分叉血管的平均几何参数建立了颈动脉分叉血管和斑块的平均化理想几何模型与有限元模型,通过“热—结构”耦合重建了血管和斑块的残余应力,并进一步重建了颈动脉分叉血管和斑块的在体弹性应力。通过与颈动脉分叉血管张开实验的对比,定性验证了本文所建立的颈动脉分叉血管残余应力的有效性。(2)采用本文模型,对人体颈动脉分叉血管和斑块进行了在体应力分析。结果表明,与不考虑残余应力的血管相比,残余应力的存在使得血管的最大主应力沿着壁厚的分布更加得均匀。斑块的肩部同时存在着最大主应力和弹性剪切应力的应力集中,弹性剪切应力随着狭窄率的增大或血压的升高而增加。斑块从内部中心位置到壁面肩部承受着非均匀的应力分布,尤其是血管严重狭窄时斑块会处于“内压外拉”的受力状态。随着血压的变化,斑块的弹性剪切应力的周期性变化可能使斑块产生结构疲劳,增加破裂风险。(3)基于临床所测得的成年人颈动脉血流速度的平均值作为边界条件计算分析了不同狭窄率下的颈动脉分叉血管和斑块的血流动力学特性。结果表明,斑块上游区域的流体壁面切应力明显高于斑块下游区域,斑块下游区域的振荡剪切指数则显著大于上游区域。且斑块的弹性剪切应力和流体壁面切应力的大小随着狭窄率的变化呈现出不同的变化规律。斑块上下游区域的流体动力学参数的差异为斑块上下游组分、易损程度等性质不同的现象提供了分析研究的力学参考。