基于CT動(dòng)脈造影計(jì)算頸動(dòng)脈分叉粥樣硬化狹窄處流體力學(xué)的初步研究

張清 范洪禹 于曉艷 劉芳

(大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科 遼寧大連 116001)

近年來(lái),心腦血管疾病的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì),尤其是腦梗死造成的死亡、致殘引起了廣泛的重視。頸動(dòng)脈尤其是頸總動(dòng)脈分叉處動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄是導(dǎo)致腦梗死的重要原因之一,越來(lái)越多的研究集中在頸動(dòng)脈分叉處管腔狹窄程度以及斑塊性質(zhì)等領(lǐng)域[1]。CTA是一種安全無(wú)創(chuàng)的檢查方法,對(duì)于頸動(dòng)脈硬化狹窄部位、程度以及斑塊性質(zhì)有著良好的顯示能力,同時(shí)可以通過(guò)CTA采集頸動(dòng)脈分叉處血管處管腔形態(tài)等信息,利用計(jì)算流體力學(xué)的方法可以計(jì)算狹窄處不同方位管壁的剪切力,以預(yù)測(cè)粥樣斑塊脫落的危險(xiǎn)性[2]。

1 臨床資料

1.1 一般資料

回顧性選取10例經(jīng)CTA檢查確定為頸動(dòng)脈分叉處狹窄的患者,管腔狹窄程度限定為中等程度狹窄,即狹窄程度為30%～69%。

1.2 掃描儀器及參數(shù)

采用philips公司16排螺旋CT進(jìn)行圖像采集,先行頸部定位像掃描,之后進(jìn)行頸部CT平掃,而后經(jīng)肘靜脈以4.0mL/s速率注入非離子型造影劑60mL,掃描范圍由主動(dòng)脈弓上至顱底區(qū)域。掃描層厚為1.0mm,層間隔為1.0mm,使用標(biāo)準(zhǔn)重建圖像,矩陣為256×256。

1.3 圖像后處理及流體力學(xué)計(jì)算

截取頸動(dòng)脈分叉上下各4cm范圍原始圖像,共計(jì)80幅,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理提取頸動(dòng)脈分叉段血管,進(jìn)行圖像平滑、修正后使用三維網(wǎng)格對(duì)目標(biāo)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,導(dǎo)出文件。使用流體力學(xué)計(jì)算軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得出不同區(qū)域血流速度、血流壓力以及管壁切應(yīng)力。

1.4 血管壁硬化斑塊脫落風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

結(jié)合患者的CT平掃、CTA圖像確定頸動(dòng)脈分叉處動(dòng)脈粥樣硬化斑塊一般情況,結(jié)合流體力學(xué)分析后血液對(duì)于管腔內(nèi)壁的切應(yīng)力分布綜合分析斑塊脫落風(fēng)險(xiǎn)。

2 結(jié)果

在10例患者頸動(dòng)脈叉處均可見(jiàn)明顯的湍流區(qū)域,管壁四周的剪切力分布不均,頸動(dòng)脈球部及頸內(nèi)動(dòng)脈后壁剪切力多較低。部分病例斑塊CT平掃呈稍低密度甚至為脂肪密度,對(duì)應(yīng)剪切力分布區(qū)壓力較低,該類(lèi)患者作為斑塊脫落高位人群提示給臨床,為下一步治療做準(zhǔn)備。

3 討論

有研究認(rèn)為,動(dòng)脈硬化的好發(fā)部位可能與血管剪切力有關(guān),血液流動(dòng)特征對(duì)內(nèi)皮功能、內(nèi)皮與底層結(jié)締組織的連接以及內(nèi)膜增生、平滑肌聚集具有重大影響[3]。管腔內(nèi)流動(dòng)的血液對(duì)管壁不斷產(chǎn)生各種作用力,主要包括剪切力、周應(yīng)力以及壓應(yīng)力等,其中剪切力是與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生以及斑塊脫落最為相關(guān)的作用力。目前認(rèn)為:湍流區(qū)剪切力較低易于導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生以及斑塊的逐漸增大,相反剪切力較高的區(qū)域則不易形成斑塊,且該區(qū)域斑塊不易脫落[4]。頸動(dòng)脈分叉處結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且個(gè)體差異較大,動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生導(dǎo)致局部管腔形勢(shì)更加復(fù)雜,血液對(duì)于管壁的沖擊分布不均,即便相同部位發(fā)生同種類(lèi)型的粥樣斑塊,也可能出現(xiàn)截然不同的結(jié)果。通過(guò)計(jì)算機(jī)后處理觀察血液流體力學(xué)的變化,有利于頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的預(yù)后及治療。

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