2019年12月29日发布 | 302阅读

4D血流MRI技术识别颅内动脉瘤涡流核心

赵明

海军特色医学中心

来自日本富山市北陆中央医院神经外科的Kazuya Futami通过显示具有最小流速的流线来识别出动脉瘤中的涡核,并研究了涡核的复杂性和稳定性与颅内动脉瘤特征之间的关系。

——摘自文章章节

【Ref: Futami K,et al. AJNR Am J Neuroradiol. 2019 Dec;40(12):2111-2116. doi: 10.3174/ajnr.A6322 】


研究背景


破裂风险分层对于未破裂动脉瘤的治疗方法选择至关重要,可以避免因侵入性治疗引发严重的并发症。动脉瘤内涡流的复杂性和不稳定性与未破裂动脉瘤的破裂风险相关,涡流核心线是一种基于数学定义的涡流架构,通过使用计算流体动力学(CFD)模拟有助于对动脉瘤模型腔内血流的复杂性和不稳定性进行定性和定量评估。CFD分析是基于血液特性、血管壁顺应性和流动状况的假设和近似值,而涡流核心线的位置则取决于其数学定义。4D血流MR成像是基于时间分辨的3D相位对比MR成像技术,尽管早已用于评估颅内动脉瘤的血流动力学,但尚未报道使用这种成像技术对动脉瘤涡核进行可视化处理。在4D血流MR成像中识别涡核可能是CFD分析动脉瘤模型的一种替代方法,并且对涡核在动脉瘤中作用有新的认识。


在这项研究中,来自日本富山市北陆中央医院神经外科的Kazuya Futami通过显示具有最小流速的流线来识别出动脉瘤中的涡核,并研究了涡核的复杂性和稳定性与颅内动脉瘤特征之间的关系。结果于2019年11月在线发表在《American Journal of Neuroradiology》上。


研究方法


对40个动脉瘤患者(37个未破裂、3个破裂)进行了4D血流MR成像。将速度低于阈值(即动脉瘤最大流入速度的某个百分比)以下的流线进行可视化,并逐渐降低阈值,将速度最小的细束流线确认为涡流核。对表面光滑的动脉瘤和有小泡或子囊动脉瘤的复杂性和稳定性进行比较。


研究结果


可视化涡流核心的阈值介于最大流入速度的3%-13%之间,在38例动脉瘤中可以看到涡核,在2例动脉瘤的整个心动周期中都没有看到。在27例动脉瘤中发现了一种简单的血流模式(单涡流核心),其他13例表现出复杂的流动模式。在32例动脉瘤中核心稳定,在8例中核心不稳定。有小泡或子囊的动脉瘤具有复杂的血流模式(P = 0.006)。在3例破裂的动脉瘤中,有1例具有不稳定的涡流核心,而其他2例涡流核心未显示。


图1. 4D血流MR图像的流线通过速度低于最大流入速度百分比以下的阈值确定。A.当阈值从最大流入速度的30%降低到10%时,单个涡流核可视化为细流线束。在5%的阈值以下,涡旋核心呈一条直线。B.细的流线束穿过动脉瘤截面上涡流向量的中心。


图2. 右侧ICA床突旁未破裂动脉瘤的4D血流MR图像。A.血流向量图。B.高速流线层的可视化流入。在心动周期的舒张期(C)和收缩期(D)阶段可以看到单个稳定的涡流核心(黄色箭头)。涡流核心可视为一束流线,其速度低于最大流入速度的7%(C)和10%(D),其流动模式简单并且稳定。


图3. 右MCA分叉部未破裂伴子囊的动脉瘤。涡流核心在心动周期的舒张期(A)和收缩期(B)阶段的形态,在舒张期(A,黄色箭头)中可以看到单个涡核,在收缩期(B,红色箭头)中可以看到另一个涡核,涡流核心为可见的流线束,其速度分别低于舒张期和收缩期最大流入速度的4%和7%,其流动模式为复杂型。


图4. 右ICA动脉伴有子囊的破裂动脉瘤。涡流核心在心动周期的舒张期(A)和收缩期(B)阶段的形态,这两个阶段的涡流核心可见为一束流线,速度低于最大流入速度的4%。在心动周期中,涡流核心尖端的方向发生明显变化(黄色箭头),其流动模式为不稳定型。


图5. 基底动脉尖端巨大破裂动脉瘤。A.血流向量图,在舒张期(B)和收缩期(C)阶段,流速低于最大流入速度的7%。虽然可以看到动脉瘤表面下方的多个小涡流和不规则的流线,但在整个心动周期中都看不到涡流核心。


研究结论


在4D Flow MR成像中识别涡流核可能有助于对未破裂动脉瘤的破裂风险进行分层评估。

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