醫學上采用的心臟支架植入手術已經成為治療心血管疾病的重要手段之一。然而術后一年左右，病人的支架植入部位會發生再狹窄病變現象(圖1)，尤其當支架植入位置不當時，再狹窄病變演化將加速，這已成為冠狀動脈疾病治療的一大難題。以往研究往往采用簡單的壁面光滑“Y”型流道進行數值模擬，計算支架放入后動脈分岔區域壁面剪切應力(wall shear stress, WSS)的影響。這類簡單模擬結果無法為實際臨床病例提供可靠信息。

       為了針對真實病例解決這一問題，中國科學院物理研究所生物物理實驗室聯合中國科學院力學研究所LNM室微流動課題組、安貞醫院心臟病科及中國科學技術大學開展了臨床-實驗-模擬相結合的合作研究（圖2）。首先由醫院提供實際臨床病例，采用血管造影術掃描病變部位。然后引入3D打印及微流控技術，將真實血管病變部位模型“復制”加工到三維微流控芯片上。力學所LNM實驗室微流動課題組承擔了微流控芯片制作及流場測試工作，通過MicroPIV和共聚焦實驗系統，測量了實際病變部位附近的流場并計算了壁面剪切應力，給出了臨界壁面剪切應力約為0.4-0.5Pa，發現堵塞會發生在壁面剪切應力小于臨界值的部位，為臨床診斷提供了參考數據。

       該研究首次提供了一種復制真實病例進行體外支架植入手術的實驗室研究方法，為今后與臨床病例緊密結合，提供優化的支架植入位置，以減小支架植入后再堵塞風險的體外實驗做了初步探索。相關結果發表在Scientific reports上（Vol.5:10945, May 2015），力學所鄭旭為共同第一作者，李戰華為共同通訊作者。該研究得到了國家“973”項目、國家自然科學基金(及北京市自然科學基金的支持。

圖1. 動脈堵塞示意圖，(a)放入支架前；(b)放入支架；(c)放入支架后1年發生再堵塞

圖2. 臨床—實驗—模擬研究的流程圖

圖3. 堵塞部位的流動顯示實驗圖像，其中分岔部壁面A和支架位置B