随着人们生活水平的不断提高和生活方式的改变，心血管疾病的发病率也出现了持续的升高，其发病率和死亡率居各类疾病之首，目前已成为严重威胁人类生命健康的疾病之一。动脉粥样硬化作为最常见的心血管疾病，其发生和发展是一个长期的综合性的病理过程，且易发于动脉血管的狭窄处，分支处，以及弯曲处。多年来，国内外的科研工作者提出了多个假说试图来解释动脉粥样硬化发生和发展的机制，这其中包括损伤反应学说，单克隆学说，炎症学说等，但遗憾的是这些学说均不能很好地解释动脉粥样硬化的局部性现象。近年来，邓小燕、狩野猛等人基于血管壁的渗透性，提出人体动脉系统中可能存在工程中常见的浓度极化现象，其表现为致动脉粥样硬化物质如低密度脂蛋白等在血管内壁表面的浓度会高于其本体浓度，尤其在血流受到扰动的区域，如血流滞止区，涡漩缓流区以及低壁面剪切力区域，致动脉粥样硬化脂质的壁面浓度会远远高于其本体浓度，进而促进了流动受扰动区域内动脉粥样硬化的发生和发展。目前为止，虽然越来越多的证据表明血流动力学因素在动脉粥样硬化的发生与发展过程中起着关键的作用，但是在致动脉粥样硬化的过程中，血流动力学与致动脉粥样性脂质与动脉管壁之间质量传输的关系仍然是争论的焦点。因此，本文针对人体循环系统内血流动力学，物质传输与动脉粥样硬化的相关性进行了理论与实验研究，目的在于定量分析血液与血管壁之间致动脉粥样硬化脂质的传输现象，进而揭示血流动力学，脂质的传输及动脉粥样硬化之间的相互关系。本课题所完成的工作包括如下三个方面：(1)选取犬颈动脉狭窄模型作为研究对象，采用抽吸取样法对动脉狭窄处脂质浓度极化现象进行体外研究；(2)以突变截面管为动脉狭窄模型，分别采用有限元法和灌注实验从理论和实验两个方面研究了动脉狭窄后所产生的扰动流对物质传输的影响；(3)采用有限元法对颈动脉分支处的氧气传输进行了计算机数值模拟，以研究局部氧气传输与动脉粥样硬化的相关性。研究结果表明：(1)邓小燕和狩野猛等人提出的浓度极化现象的确会在人体动脉系统中发生，且扰动流区域内的高脂质浓度层可能是促使动脉粥样硬化局部性发生的一个重要原因；(2)犬颈动脉的灌注实验对邓小燕等人之前提出的理论研究结果，即“动脉狭窄远端的扰动流会引发致动脉粥样性脂质在该处血管内壁面上的积聚”进行了实验证实；(3)动脉壁面脂质的浓度受血管壁渗透率的影响非常明显，脂质的浓度值随渗流速率的升高而升高；(4)流动受扰动区域内由血管壁至血流的物质传输会得到显著地增强，且在再附着点附近达到最大传质速率；(5)流动受扰动区域内由血管壁至血流的物质传输并不与壁面剪切率正相关；(6)发生在动脉狭窄远端的扰动流能够增强动脉壁内合成的大分子物质(低扩散系数)或生化物质由血管壁至血流的传输；(7)在人体颈动脉窦内，由于扰动流的发生使得在颈动脉窦入口处由血液至动脉壁的氧气供应急剧下降，这一现象的出现可能会导致动脉壁的致动脉粥样硬化的发生，进而促进颈动脉狭窄的形成。本课题的研究结果有助于进一步了解动脉粥样硬化的成因，更重要的是它将为人造血管及血管再造手术方案的设计提供有力的理论依据。