Китайские инженеры использовали гидродинамическое моделирование для изучения влияния физической активности на кровоток в сонной артерии и развитие бляшек в зависимости от возраста. Исследование показало, что положительный эффект от физических упражнений определяется как возрастом, так и анатомическими особенностями сонной артерии пациента.
По информации Всемирной организации здравоохранения, инфаркт и инсульт являются основными причинами смертности в настоящее время, и в обоих случаях часто присутствует распространенный атеросклероз. Важную роль в развитии этого хронического заболевания играют холестериновые отложения, которые изменяют структуру сосудов, уменьшая их диаметр и ухудшая кровоток. На формирование этих отложений влияет возраст и физическая активность, однако влияние геометрических характеристик артерий до конца не выяснено.
В новом исследовании ученые использовали две модели сонной артерии, отличающиеся геометрией. В одной модели наружная сонная артерия, обеспечивающая кровоснабжение шеи, лица и скальпа, имела прямую форму, а в другой – была слегка расширена. Исследователи выдвинули предположение, что такое расширение может являться предрасполагающим фактором для формирования бляшек и, следовательно, увеличивает вероятность развития атеросклероза.
При разработке модели физической нагрузки авторы провели оцифровку данных о кровотоке, полученных у людей в трех возрастных категориях: 32–34, 54–55 и 62–63 года. Полученные оцифрованные скорости потока послужили входными данными для вычислительной модели.
Результаты показали, что влияние упражнений зависит от возраста и особенностей строения сонной артерии. Согласно результатам моделирования, физическая активность воздействует на обратный ток крови, из-за которого липопротеины низкой плотности дольше остаются в сосуде, что увеличивает вероятность образования бляшек.
У пациентов с расширенной наружной сонной артерией наблюдалось увеличение обратного тока крови во всех возрастных категориях, в то время как у лиц с прямой наружной сонной артерией этот показатель повышался у молодых и снижался у пожилых.
На основании полученных данных ученые пришли к заключению, что при оценке потенциальной пользы спортивных занятий для профилактики атеросклероза необходимо учитывать возраст и индивидуальные анатомические характеристики пациента. В дальнейшем планируется сопоставить эти наблюдения с анализом физиологических и химических процессов, протекающих на клеточном уровне.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physics of Fluids.