2016年06月15日发布 | 775阅读

利用计算机流体力学技术预测Pipline支架的临床疗效

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天津医科大学总医院

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【Ref: Xiang J, et al. J Neurosurg. 2015 Oct; 123(4): 832-40. doi: 10. 3171/2014. 11. JNS14497. Epub 2015 Jun 19.】


近年来,血管内栓塞管道装置(Pipline Embo lization Device,PED),又称血流导向支架是治疗颅内复杂动脉瘤的血管内栓塞的新方法。美国纽约州立大学Buffalo分校东芝卒中和血管研究中心的Jianping Xiang等利用计算机流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理的建模工具评估PED支架所致的动脉瘤内血流参数的改变。结果发表于2015年10月《J Neurosurg》


作者对3例PED支架治疗的复杂动脉瘤患者进行研究。


①患者1:66岁,男性;使用1个PED支架(4.5×25mm)治疗右侧椎动脉梭形动脉瘤。

②患者2:65岁,女性;使用2个PED支架(4.5×20mm、4.5×14mm)治疗颈内动脉巨大动脉瘤(20×16mm)。

③患者3:45岁,女性,使用1个PED支架(3.75×20mm)治疗颈内动脉两个串联囊状动脉瘤(a和b)。


采用自行研发的高精度虚拟现实技术重现3例患者使用PED支架的治疗过程。治疗前后的血流动力学参数均用CFD模拟分析,计算动脉瘤血流速度、入流量、血管壁剪切应力(WSS) 、血流停滞时间以及动脉瘤闭塞状况。


结果如下:


①患者1,在术后3个月内动脉瘤闭塞;PED支架植入后动脉瘤内的血流量急剧减少,平均流速、流量和WSS分别减少76.3%、82.5%和74.0%,血流停滞时间增加至治疗前的572.1%。

②患者2,在术后6个月时动脉瘤闭塞;动脉瘤内的血流速度、流量和WSS分别减少39.4%、38.6%和59.1%,血流停滞时间增加至治疗前的163.0%。

③患者3,两个动脉瘤中的动脉瘤a在术后6个月时闭塞,血液在动脉瘤a内的平均流速、流量和WSS分别减少39.4%、38.6%和59.1%,血流停滞时间增加至治疗前的139.6%,与患者2相似;而动脉瘤b内血流量大幅度下降,血流速度、流量和WSS分别减少77.7%、53.0%和84.4%,血流停滞时间增加至治疗前的213.0%。术后3个月的脑血管造影表明,动脉瘤b的血流动力学变化和闭塞状况比动脉瘤a显著;到6个月、9个月时仍保持此状态。分析患者3的脑血管结构显示,动脉瘤b中血液分流至眼动脉,因此阻碍动脉瘤b的完全闭塞。


图1. 患者1术前术后的DSA片示,右椎动脉梭状动脉瘤闭塞状况。


图2. 患者2术前术后的DSA片示,颈内动脉巨大动脉瘤闭塞状况。


图3. 患者3术前术后的DSA片示,颈内动脉两个串联囊状动脉瘤闭塞状况。


图4. 患者1动脉瘤的治疗前后血流动力学分析。A. PED支架植入前、后;B. 3D流线图;C. 动脉瘤内流速矢量图;D. WSS分布。I(U):治疗前;I(T):治疗后。


图5. 患者2动脉瘤的治疗前后血流动力学分析。A. PED支架植入前、后;B. 3D流线图;C. 动脉瘤内流速矢量图;D. WSS分布。II(U):治疗前;II(T1):第一个PED支架置入后参数;II(T2):第二个PED支架置入后参数。


图6. 患者3动脉瘤的治疗前后血流动力学分析。A. PED支架植入前、后;B. 3D流线图;C. 动脉瘤内流速矢量图;D. WSS分布。III(U):治疗前;III(T):治疗后。


作者认为,高精度虚拟现实技术的PED支架模型可以详细地显示PED支架置入前、后,动脉瘤内血流动力学的特征。治疗后的动脉瘤血流量减少与动脉瘤闭塞状况相关。预测PED支架治疗动脉瘤的临床结果还需要考虑其他因素,如血管解剖结构等。作者同时指出该研究的设计有一定的局限性,如病例数过少,可能影响结果分析,有待进一步临床研究。


(天津医科大学总医院零度色彩编译,复旦大学附属华山医院花玮博士审校,《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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