背景:由于血管病变引起的猝发缺血性功能障碍往往导致不可逆转的严重后果。因而对血管功能的研究一直是医学界的热点问题。医学成像技术的发展大大提高了血管疾病发现和诊断的准确性和敏感性,但是单独依靠医学影像技术往往会高估病情的严重性,而使用不必要的介入治疗。临床应用上,除了医学影像技术,直接测量的血液动力学相关指标被视为辅助诊断的金标准。例如,灌注指标用于评估脑组织病变,血流储备分数用于评估冠脉病变,介入测量的流速等等。但是这些方法往往会造成二次损伤,或是操作复杂,经济成本高等问题。目的:近年来随着计算流体力学技术在人体血管领域的推广,血液动力学参数被广泛的提出用于评估血管病变,尤其是壁面剪切力被认为是动脉粥样硬化发展不可分割的风险因素。本研究旨在基于日趋成熟的医学影像技术,结合计算流体技术,为动脉的功能评估提供一种潜在的有效工具。方法:基于数字医学图像,如MRA,CTA,DSA等重建血管三维结构。然后通过约束边界条件,求解血管三维结构部分表征血液的流体方程。临床直接通过压力导丝测量的压力以及通过超声多普勒探头测量的速度作为测评流体仿真结果准确性的参考。此外,对比评估当前广泛应用的出、入口边界条件,以探索最合适用于流体仿真的边界条件。更进一步的,我们提出了一种用于量化评估颈动脉供血功能的指标。结果:我们发现血管分叉,不同程度的狭窄和弯曲都会影响血液动力学参数的分布,而当他们协同出现时的影响要远超过他们单独出现时的影响。这也就解释了为什么病变容易出现在结构复杂的区域,比如分叉、弯曲处。研究不同计算流体力学边界条件设置对血管内血液动力学参数分布的影响时,我们发现,解析可以近似的描述正常血管段内的血流状态,但是对于病变的血管,基于临床测量数据的边界条件(如速度,压力等)更为可靠。对于三种不同出口边界条件的评估,我们发现,Windkessel模型与临床测量结果吻合度最高,但是计算时间最长;完全发展流模型能够最快的得到结果,但是和其他两种方法相比,不够稳定;而结构树模型能够得到与Windkessel模型相近的精度却只消耗了 Windkessel模型一半的计算时长。此外,我们提出的基于计算流体力学的量化功能评估指标也与灌注效果取得很好一致性。结论:计算流体力学技术结合数字医学图像能够很好的重建血管内的血流状况,为辅助临床诊断提供更加直观的结果,还能够提供一些临床上难以直接测量数据指标,如壁面剪切力等,为动脉血管功能评估提供了一种新颖可靠的方案。