2017年07月04日发布 | 588阅读

通过CFD计算动脉瘤壁压力差预测薄壁区域

彭磊

福建医科大学附属第一医院

Ref: Suzuki T, et alNeurosurgery. 2016 Oct;79(4):589-95. doi: 10.1227/NEU.0000000000001232.


脑动脉瘤的薄壁区域(thin-walled regions,TWR)是破裂的高风险部位,在手术过程中需特别注意。但评估TWR的最佳成像技术还没有建立。计算机流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分析已应用于动脉瘤的生成机制、破裂风险和确定TWR的研究。近期,日本东京Jikei医科大学神经外科Tomoaki Suzuki等在2016年10月的《Neurosurgery》杂志上,报道运用计算机血流动力学研究未破裂动脉瘤瘤壁状况,发现动脉瘤瘤壁压力差是判断瘤壁薄弱的重要因素。

 

该项回顾性研究纳入2009年3月至2015年5月期间收治的50例未破裂大脑中动脉(MCA)动脉瘤患者。其中,32例女性和18例男性,平均年龄62.7±8.73岁;动脉瘤平均大小5.99±1.97mm。根据动脉瘤术前的CTA或DSA影像学资料,应用商业软件包(ANSYS ICEM CFD 14.5,ANSYS Inc,Canonsburg,Pennsylvania)建立动脉瘤流体动力学模型,对动脉瘤血流入口侧至出口侧,以及动脉瘤圆顶进行分析(图1)。


图1. MCA动脉瘤的计算机血流动力学(CFD)模型。A.动脉瘤入口处的血流量变化;B.血流动力学分析情况;C.分析的主要区域。

 

分析所采用的参数:1最大压力(Pmax):动脉瘤壁在空间和时间上的最高压力。2平均压力(Pave):动脉瘤壁压力的平均值。3压力差(PD):由以下公式计算得。

由5名神经外科医生分别回放术中视频,观察动脉瘤壁状况与正常MCA进行比较,采用5分量表(图2)对动脉瘤壁评分,分为5组。动脉瘤壁平均得分高于4分的区域为薄壁区域。随后,评估动脉瘤的Pmax区与薄壁区域的对应关系。


图2. 动脉瘤血流动力学的示意图。左图中压力最大处用星点表示,右图为术中所见动脉瘤壁的状况;根据动脉瘤壁与正常动脉比较的差异,分为5个级别;图A为5.0分、B为3.4分、C为2.6分。

 

50例大脑中动脉动脉瘤患者中,41例(82.0%)动脉瘤的Pmax区与术中所见动脉瘤的TWR位置相符,归为对应组。9例动脉瘤的Pmax区与术中所见动脉瘤的TWR位置不相符,为非对应组。

 

比较对应组与非对应组患者的动脉瘤血液动力学参数发现:1对应组的PD显著高于非对应组(P=0.008);2瘤壁面剪应力(wall shear stress,WSS)最小值、时间平均WSS值和标准化WSS值均无显著性差异。受试者操作特征曲线表明PD可准确地预测TWR在Pmax区内(ACU=0.764;95% CI,0.574-0.955;截断值0.607;灵敏度66.7%;特异性82.9%)。

 

最后作者指出,Pmax区可能是未破裂颅内动脉瘤薄壁区域的重要标志。通过CFD计算每种类型的动脉瘤PD值,可能提高预测TWR的准确性。


(福建医科大学附属第一医院彭磊编译,江苏省常熟市第一人民医院刘创宏审校,《神外资讯》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审)


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