2022年11月27日发布 | 857阅读

利用分叉角度和流入系数的差异预测大脑中动脉分叉部动脉瘤的生长

邵将

哈尔滨医科大学附属第一医院

丁圣豪

上海交通大学医学院附属仁济医院

许奕

海军军医大学附属长海医院

达人收藏



日本大阪国立心脑血管中心的Miyata T等研究者追踪研究了大脑中动脉(MCA)分叉处动脉瘤形态特征和血液动力学环境对IAs生长的影响,结果发表在2022年10月7日的《Journal of Neurosurgery》杂志上。


——摘自文章章节



【REF:Miyata T, et al. J Neurosurg. 2022;1-9. doi:10.3171/2022.8.JNS22597】


研究背景


颅内动脉瘤(Intracranial aneurysms,IAs)发病率约为2%-5%,其破裂是蛛网膜下腔出血的常见原因。尽管大于7mm的IAs更容易破裂,但IAs的高发病率,以及蛛网膜下腔出血的高致残率和高致死率,使得检测和治疗容易生长和破裂的的小IAs也非常重要。数字减影血管造影(Digital subtraction angiography,DSA),CT血管造影(CTA)和MR血管造影(MRA)是检测IAs的公认诊断方法,但是目前仍缺乏可以预测小IAs生长和破裂的形态学特征。


目前已经发现许多和IAs生长和破裂以及神经介入手术预后相关的动脉瘤形态学参数,包括:动脉瘤位置(location)、大小(size)、纵横比(aspect ratio)、不规则形状(irregular shape)、流入角(inflow angle)和分叉角(bifurcation angle)等。此外,血流动力学变化在动脉瘤的生长和破裂中也起着重要的作用。尽管既往的几项横断面研究表明,IAs的发生和破裂与分叉角和流入角有关,但很少有纵向研究,通过分析IAs破裂前的形态学数据,评估分叉角和流入角与IAs生长和破裂的相关性。此外,大量最新研究表明,不稳定的血流动力学条件将导致动脉瘤壁炎症反应和变性坏死。在既往研究中,实验诱导大鼠IAs模型中的分叉角也被发现与IAs进展和炎症有关。


日本大阪国立心脑血管中心的Miyata T等研究者追踪研究了大脑中动脉(MCA)分叉处动脉瘤形态特征和血液动力学环境对IAs生长的影响,结果发表在2022年10月7日的《Journal of Neurosurgery》杂志上。研究者假设,大脑中动脉(MCA)分叉部动脉瘤的局部血流动力学环境,载瘤动脉主干和分支血管之间更锐利的分叉角和流入角可能与动脉瘤生长和破裂有关。在此项纵向研究(longitudinal study)中,研究者使用基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的技术检测了MCA分叉处生长的稳定型和生长型IAs之间的形态和血流动力学差异。此外,评估了这些MCA IAs的形态学参数与血流动力学参数之间的相关性。



研究方法

回顾性分析2011年至2019年在本单位就诊的102例MCA M1-2分叉部位囊性IAs患者,研究对象有2年以上的随访资料。在随访期间,MCA IAs生长(>1mm)的病例被分配到事件组,IAs大小不变的病例被分配到对照组。检测的形态学参数包括:动脉瘤瘤颈长度(aneurysmal neck length)、瘤顶高度(dome height)、纵横比和体积(aspect ratio and volume)、M1和M2直径及其比值、M1、M2与动脉瘤之间的空间角度形态(angle configurations);血流动力学参数包括:M1、M2和动脉瘤的流速(flow rate)、壁面剪切应力(wall shear stress)和动脉瘤流入率系数(aneurysmal inflow rate coefficient,AIRC)(动脉瘤流入率与M1流速的比率)。对两组之间的形态学和血流动力学参数进行统计学分析比较。



研究结果

102例患者中符合纳入标准的患者83例,其中事件组:25例,对照组58例。初诊患者的平均年龄为66.9岁(IQR 59.8-72.3)。中位随访时间为48.5(IQR 36.5.65.6)个月。患者年龄和AIRC为MCA IAs生长的独立危险因素。此外,AIRC与M1和M2动脉更尖锐的分叉角和流入角密切相关。


图1. A:患者分类示意图。B:本病例对照研究病人登记流程图。


图2. 流入角、分叉角和流入率系数(AIRC)示意图


表1. 患者特征


表2. 形态和血流动力学参数


图3. A:AIRC作为动脉瘤生长和破裂两组的独立预测因子的差异点图。B:AIRC的ROC曲线分析。C:AIRC与动脉瘤体积(aneurysm volume)、倾斜角γ(inclination angle γ)、流出角θ1(outflow angle θ1)和流入角α(inflow angle α)之间的Spearman秩相关系数分析。


表3. 多元分析


图4. 示意图显示两组大脑中动脉瘤内每个分叉结构的流线分布。箭头表示血流。



研究结论

AIRC是MCA IAs生长的独立预测因素。M1和M2动脉之间较明显的分叉角和流入角与AIRC相关。具有这种分叉构型的MCA IAs更容易生长和破裂。


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