顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)及血流動力學(xué)特征預(yù)測破裂風(fēng)險的臨床意義

沈健 周海航 郁龔杰 田和平 鐘琦 沈建國

顱內(nèi)動脈瘤是神經(jīng)外科常見的腦血管疾病之一。隨著健康篩查的普及和高精度成像技術(shù)的發(fā)展，未破裂顱內(nèi)動脈瘤的檢出率逐漸升高。未破裂顱內(nèi)動脈瘤患者往往長期無癥狀生存，一旦破裂引起顱內(nèi)出血，可出現(xiàn)較高的致殘率及致死率[1]。因此，評估顱內(nèi)動脈瘤破裂風(fēng)險并給予及時處理非常重要。目前國內(nèi)外主要通過顱內(nèi)動脈瘤大小來評估顱內(nèi)動脈瘤破裂風(fēng)險[2]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，顱內(nèi)動脈瘤破裂與血流動力學(xué)特征密切相關(guān)[3]，但該研究結(jié)論仍存在爭議。因此，本文對顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)及血流動力學(xué)特征預(yù)測破裂風(fēng)險的臨床意義作一探討，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取嘉興市第二醫(yī)院2018 年6 月至2021 年10 月收治的24 例顱內(nèi)囊性動脈瘤患者為研究對象，均經(jīng)全腦血管數(shù)字減影造影檢查明確診斷。其中男10 例，女14 例；年齡22～79（54.0±11.2）歲；BMI（22.0±4.0）kg/m2；合并高血壓14 例，糖尿病5 例，高脂血癥3 例，心臟病1 例；顱內(nèi)動脈瘤破裂出血11 例，未破裂13 例。顱內(nèi)動脈瘤有、無破裂患者在性別、年齡、吸煙史、飲酒史、基礎(chǔ)疾病等方面比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表1。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會審查通過（批準(zhǔn)文號：jxey-2016012），所有患者簽署知情同意書。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)分析 所有患者行全腦血管數(shù)字減影造影檢查，利用3D 工作站對顱內(nèi)動脈瘤進(jìn)行三維重建和形態(tài)學(xué)參數(shù)檢測，相關(guān)參數(shù)主要有：（1）高寬比（aspect ratio，AR），即動脈瘤高度（動脈瘤頂部到頸平面的最大垂直距離）與動脈瘤頸的比值；（2）動脈瘤高與載瘤動脈直徑之比（size ratio，SR），即動脈瘤直徑與載瘤動脈直徑的比值，計算方式見圖1；（3）入射角：即載瘤動脈長軸與動脈瘤直徑沿血流方向的夾角[4-7]。

圖1 SR 計算方式

1.2.2 血流動力學(xué)分析 將3D 血管模型的有限元文件進(jìn)行分割，去除血管的熱傳導(dǎo)和壓縮效應(yīng)影響，采用美國CD Adapco 公司Star-CCM+連續(xù)介質(zhì)力學(xué)數(shù)值技術(shù)對脈動流條件下不可壓縮Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)值求解，從而得出3 個血流動力學(xué)參數(shù)，即壁面剪應(yīng)力（wall shear stress，WSS）、振蕩剪切因子（oscillation shear index，OSI）、相對滯留時間（relative retention time，RRT）[8]。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t 檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用Mann-Whitney U 檢驗。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)參數(shù)比較 破裂組患者AR、SR 及入射角均明顯高于未破裂組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），見表2。

表2 兩組患者顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)參數(shù)比較

2.2 兩組患者顱內(nèi)動脈瘤血流動力學(xué)參數(shù)比較破裂組患者WSS 明顯低于未破裂組，而OSI、RRT均明顯高于未破裂組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），見表3。

表3 兩組患者顱內(nèi)動脈瘤血流動力學(xué)參數(shù)比較

3 討論

對于顱內(nèi)動脈瘤破裂風(fēng)險的預(yù)測，一直是國內(nèi)外腦血管病領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。既往研究多通過動脈瘤大小評估破裂出血的風(fēng)險，但臨床實際中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)破裂出血的動脈瘤直徑低于危險預(yù)測值。近年來，隨著檢查手段的進(jìn)步和計算機(jī)流體力學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，動脈瘤其他形態(tài)學(xué)參數(shù)和血流動力學(xué)參數(shù)在預(yù)測顱內(nèi)動脈瘤破裂風(fēng)險中的應(yīng)用越來越多。相關(guān)研究表明，SR、AR、入射角是動脈瘤破裂的獨(dú)立危險因素；WSS、OSI、RRT 在動脈瘤破裂風(fēng)險評估中具有重要作用[3]。因此，本研究對顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)及血流動力學(xué)特征預(yù)測破裂風(fēng)險的臨床意義作一探討。

在顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)相關(guān)研究中，Dhar 等[5]首先提出SR 概念，并將動脈瘤破裂的閾值設(shè)定為2.05。研究表明，SR 增加是顱內(nèi)動脈瘤破裂的重要血流動力學(xué)特征[9]。Shojima 等[10]發(fā)現(xiàn)動脈瘤的絕對大小并非動脈瘤破裂的決定性因素，而SR 卻是動脈瘤破裂的重要預(yù)測指標(biāo)。Passerini 等[11]利用計算機(jī)軟件對動脈瘤的血流動力學(xué)進(jìn)行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)入射角越大，流入動脈瘤腔內(nèi)的血流越多，RRT 越長，動脈瘤腔內(nèi)渦流越多，易形成復(fù)雜的血流動力學(xué)變化，使瘤壁特別是瘤頂遭受更大的動能沖擊。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，破裂組患者AR、SR 及入射角均明顯高于未破裂組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。相較于其他更復(fù)雜的計算機(jī)模型，這些參數(shù)的潛在好處是可以通過血管造影檢查進(jìn)行可靠計算，且能夠較好地預(yù)測顱內(nèi)動脈瘤破裂的風(fēng)險，指導(dǎo)臨床治療方案的選擇。

關(guān)于各項血流動力學(xué)參數(shù)，WSS 是由血液流動引起的血管壁上的切線摩擦應(yīng)力，對顱內(nèi)動脈瘤的發(fā)生、發(fā)展起著重要作用；OSI 測量心臟循環(huán)過程中WSS 的方向變化；而RRT 反映血液在血管壁附近的停留時間[12]。研究表明，患者血管通過機(jī)械感受器轉(zhuǎn)換生物信號內(nèi)皮細(xì)胞調(diào)節(jié)基因的表達(dá)[13]。一項血管壁的細(xì)胞功能體外研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞處于低振蕩狀態(tài)時流體剪切應(yīng)力，動脈粥樣硬化和促炎信號通路被激活[14]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，低WSS 和高OSI 與動脈瘤破裂有關(guān)[15]。在低WSS 和高OSI 狀態(tài)下，內(nèi)皮細(xì)胞表面黏附分子表達(dá)上調(diào)，從而增加內(nèi)皮細(xì)胞的通透性，促進(jìn)炎癥細(xì)胞浸潤和動脈粥樣硬化形成[16]。因此，低WSS 可能通過某個血流動力學(xué)驅(qū)動的生物通路導(dǎo)致顱內(nèi)動脈瘤破裂。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，破裂組患者WSS 明顯低于未破裂組，而OSI、RRT 均明顯高于未破裂組，與上述研究結(jié)果一致。

綜上所述，顱內(nèi)動脈瘤形態(tài)學(xué)參數(shù)AR、SR、入射角結(jié)合血流動力學(xué)參數(shù)WSS、OSI、RRT 有助于評估破裂風(fēng)險，但其準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步長期隨訪觀察。