Effect of abdominal aortic aneurysm on renal artery hemodynamics

MA Xuecheng; HU Wenqing; LI Zicheng; LUO Yingying

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250131

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Effect of abdominal aortic aneurysm on renal artery hemodynamics

Research articles | 更新时间：2025-11-14

- Effect of abdominal aortic aneurysm on renal artery hemodynamics
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 64, Issue 5, Pages: 163-174(2025)
- 作者机构：
  
  中山大学航空航天学院应用力学与工程系，广东深圳 518107
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250131
  CLC： O35
- Revised：2025-08-23，
  
  Accepted：25 August 2025，
  
  Published Online：19 September 2025，
  
  Published：25 September 2025
- 稿件说明：
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马学成,胡文清,李子程等.近肾腹主动脉瘤对肾动脉血流动力学的影响[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(05):163-174.

MA Xuecheng,HU Wenqing,LI Zicheng,et al.Effect of abdominal aortic aneurysm on renal artery hemodynamics[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(05):163-174.
马学成,胡文清,李子程等.近肾腹主动脉瘤对肾动脉血流动力学的影响[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(05):163-174. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250131.

MA Xuecheng,HU Wenqing,LI Zicheng,et al.Effect of abdominal aortic aneurysm on renal artery hemodynamics[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(05):163-174. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250131.

摘要

针对近肾腹主动脉瘤（AAA）的发展对肾动脉狭窄（RAS）的发生风险问题，采用CFD方法，建立位置-尺寸双变量模型，系统分析不同位置的瘤体增大对肾动脉血流动力学的作用机制. 研究表明，腹主动脉瘤的位置特异性效应显著：当存在肾上型 AAA 时，肾动脉分叉口尾侧的低速回流区面积增大，且持续时间几乎覆盖整个心动周期，这与健康血管中肾动脉分叉口头侧和尾侧回流区周期性交替出现的情况形成明显区别；随着瘤体增大，肾动脉尾侧的壁面剪切应力显著恶化，表现为时间平均壁面剪切力（TAWSS）降低、振荡剪切指数（OSI）及相对滞留时间（RRT）升高，进而形成内皮功能障碍的高风险区域，提示肾动脉尾侧狭窄风险增加；同时存在尺寸临界现象，即当肾上型AAA扩张至55 mm 时，宏观血流回流改善与微观壁面剪切应力震动加剧的现象并存.此外，肾周型AAA从30 mm扩张到55 mm时，研究提示肾动脉尾侧狭窄风险略增且对远端血管的级联负面影响；而肾下型AAA对肾动脉血流动力学的扰动则较为微弱. 本研究为动脉瘤伴随肾动脉狭窄的早期血流动力学预警，以及临床干预时机的抉择提供了定量化依据.

Abstract

To investigate the risk of renal artery stenosis （RAS） in the development of abdominal aortic aneurysm （AAA）， we established a location-size dual variable model and systematically analyzes the mechanism of AAA enlargement at different locations on renal artery hemodynamics by CFD. The position-specific effects show that in the presence of suprarenal AAA， the area of the low-velocity recirculation zone on the caudal side of the renal artery increases， and its duration almost covers the entire cardiac cycle. This is distinctly different from the situation in healthy vessels， where the recirculation zones on the cranial and caudal sides of the renal artery appear alternately in a cardiac cycle. As the aneurysm enlarges， the wall shear stress on the caudal side of the renal artery deteriorates significantly， characterized by a decrease in time-averaged wall shear stress （TAWSS）， and increases in oscillatory shear index （OSI） and relative residence time （RRT）. This further forms a high-risk area for endothelial dysfunction， suggesting an increased risk of stenosis on the caudal side of the renal artery. There is also a size-related critical phenomenon： when the suprarenal AAA expands to 55 mm， there is a coexistence of improved macro-scale flow recirculation and intensified micro-scale wall shear stress fluctuations. Additionally， when perirenal AAA expands from 30 mm to 55 mm， the study indicates an increased risk of stenosis on the caudal side of the renal artery. In contrast， infrarenal AAA has little disturbance on the hemodynamics of the renal artery. This study provides quantitative evidence for early hemodynamic warning and decisions on intervention timing in AAA cases accompanied by RAS.

关键词

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蒋雄京，邹玉宝， 2017 . 肾动脉狭窄的诊断和处理中国专家共识［J］. 中国循环杂志， 32 （ 9 ）： 835 - 844 .

熊柱翔，袁丁，郑庭辉，等， 2021 . 肾动脉狭窄形态对其血流动力学的影响［J］. 医用生物力学， 36 （ 3 ）： 389 - 395 .

张韬，郭伟， 2022 . 腹主动脉瘤诊断和治疗中国专家共识（2022版）［J］. 中国实用外科杂志， 42 （ 4 ）： 380 - 387 .

ALASTRUEY J ， PARKER K H ， SHERWIN S J ， 2012 . Arterial pulse wave haemodynamics ［C］// BHR Group 11th International Conference on Pressure Surges ： 401 - 442 .

CAPS M T ， PERISSINOTTO C ， ZIERLER R E ， et al ， 1998 . Prospective study of atherosclerotic disease progression in the renal artery ［J］. Circulation ， 98 （ 25 ）： 2866 - 2872 .

DUROJAYE M S ， ADENIYI T O ， ALAGBE O A ， 2020 . Multiple saccular aneurysms of the abdominal aorta： A case report and short review of risk factors for rupture on CT scan ［J］. Ann Ib Postgrad Med ， 18 （ 2 ）： 178 - 180 .

GAMERADDIN M ， 2019 . Normal abdominal aorta diameter on abdominal sonography in healthy asymptomatic adults： Impact of age and gender ［J］. J Radiat Res Appl Sci ， 12 （ 1 ）： 186 - 191 .

GONEN K A ， GONEN T ， GUMUS B ， 2013 . Renal artery stenosis and abdominal aorta aneurysm in patients with pseudoexfoliation syndrome ［J］. Eye ， 27 （ 6 ）： 735 - 741 .

HAYNES R H ， BURTON A C ， 1959 . Role of the non-Newtonian behavior of blood in hemodynamics ［J］. Am J Physiol ， 197 ： 943 - 950 .

JAVADZADEGAN A ， SIMMONS A ， BEHNIA M ， et al ， 2017 . Computational modelling of abdominal aortic aneurysms： Effect of suprarenal vs infrarenal positions ［J］. Eur J Mech Fluids ， 61 ： 112 - 124 .

KU D N ， GIDDENS D P ， ZARINS C K ， et al ， 1985 . Pulsatile flow and atherosclerosis in the human carotid bifurcation. Positive correlation between plaque location and low oscillating shear stress ［J］. Arteriosclerosis ， 5 （ 3 ）： 293 - 302 .

LIM ， J Q ， TRUONG H D ， SONG T Y ， et al ， 2024 . The interdependent hemodynamic influence between abdominal aortic aneurysm and renal artery stenosis ［J］. Sci Rep ， 14 （ 1 ）： 31986 .

MOHAMIED Y ， SHERWIN S J ， WEINBERG P D ， 2017 . Understanding the fluid mechanics behind transverse wall shear stress ［J］. J Biomech ， 50 ： 102 - 109 .

NAKAZAWA ， G ， YAZDANI S K ， FINN A V ， et al ， 2010 . Pathological findings at bifurcation lesions： The impact of flow distribution on atherosclerosis and arterial healing after stent implantation ［J］. J Am Coll Cardiol ， 55 （ 16 ）： 1679 - 1687 .

OLIN J W ， MELIA M ， YOUNG J R ， et al ， 1990 . Prevalence of atherosclerotic renal artery stenosis in patients with atherosclerosis elsewhere ［J］. Am J Med ， 88 （ 1 N）： 46N-51N.

REYMOND P ， MERENDA F ， PERREN F ， et al ， 2009 . Validation of a one-dimensional model of the systemic arterial tree ［J］. Am J Physiol Heart Circ Physiol ， 297 （ 1 ）： H208 - H222 .

SAFIAN R D ， TEXTOR S C ， 2001 . Renal-artery stenosis ［J］. N Engl J Med ， 344 （ 6 ）： 431 - 442 .

SAKALIHASAN N ， LIMET R ， DEFAWE O ， 2005 . Abdominal aortic aneurysm ［J］. Lancet ， 365 （ 9470 ）： 1577 - 1589 .

SCHÖNHERR E ， REHWALD R ， NASSERI P ， et al ， 2016 . Retrospective morphometric study of the suitability of renal arteries for renal denervation according to the Symplicity HTN2 trial criteria ［J］. BMJ Open ， 6 （ 1 ）： e009351 .

STUDZIŃSKA D ， RUDEL B ， POLOK K ， et al ， 2019 . Infrarenal versus suprarenal abdominal aortic aneurysms： Comparison of associated aneurysms and renal artery stenosis ［J］. Ann Vasc Surg ， 58 ： 248 - 254.e1 .

TUTTLE K R ， 2001 . Ischemic nephropathy ［J］. Curr Opin Nephrol Hypertens ， 10 （ 2 ）： 167 - 173 .

XIAO N ， ALASTRUEY J ， ALBERTO FIGUEROA C ， 2014 . A systematic comparison between 1-D and 3-D hemodynamics in compliant arterial models ［J］. Int J Numer Method Biomed Eng ， 30 （ 2 ）： 204 - 231 .

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