基于血管结构的原位肝小叶全域血流动力学解析

目的特定组织、器官的复杂血管网络与血流动力学决定其生物学功能,但其原位、全域特征解析面临挑战。肝脏功能稳态维持与肝脏基本单元肝小叶的血管结构及血流动力学特征息息相关。虽然肝小叶局部结构与血液动力学特征已有报道,但原位肝小叶全域血流动力学特征仍不清楚。方法结合组织透明化、共聚焦成像和血管三维重建,表征小鼠原位肝小叶血管结构;结合微观粒子追踪测速(μ-PTV)和图论模型,定量分析肝小叶流速分布。为精准表征全域血管结构和血流动力学特征,将肝小叶沿门静脉(PV)到中央静脉(CV)等分为10个区,沿厚度方向将肝小叶分为3~6层,每层20~25μm。结果结构方面:肝小叶中间区域肝血窦直径,长度,分叉角度和直线度均小于PV和CV周围区域,该趋势沿厚度方向相似;流场方面:μ-PTV测得的速度特征在PV-CV方向上与结构相反,沿厚度方向逐渐增加。为弥补μ-PTV的稀疏限制,进一步基于肝小叶血管网络,借鉴图论模型,实现了肝小叶全域流速及压力分布的表征,模拟和实验数据一致。结论本工作通过实验与模拟相结合,实现了原位、全域肝小叶结构及血流动力学表征,不仅为阐明肝小叶血流动力学特征提供数据,还可为解析复杂血管网络流体力学问题提供方法学基础。