后交通動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)因素分析與評(píng)估

丁煜昊 ，王劍刃 ，謝 濤 ，林荔青 ，林澤西 ，朱巍巍 ，傅西安 ，蒲 軍

（1）南京醫(yī)科大學(xué)姑蘇學(xué)院/蘇州市立醫(yī)院/南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院神經(jīng)外科，江蘇 蘇州 215008;2）蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科，江蘇 蘇州 215031;3）昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 神經(jīng)外科，云南 昆明 650033）

顱內(nèi)未破裂動(dòng)脈瘤（unruptured intracranial aneurysms，UIAs）存在于約3%的成年人群中，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢查設(shè)備的更新與進(jìn)步，越來(lái)越多的UIAs 在體檢及臨床篩查中被發(fā)現(xiàn)。臨床醫(yī)師對(duì)UIAs 的管理往往存在選擇困難，一方面動(dòng)脈瘤破裂事件的發(fā)生可導(dǎo)致較高病死率（51%）[1]，而另一方面的臨床分析發(fā)現(xiàn)UIAs 年均破裂風(fēng)險(xiǎn)僅為0.5%～2.0%，甚至低于顯微手術(shù)及血管內(nèi)介入等治療的并發(fā)癥率[2]。部分研究認(rèn)為動(dòng)脈瘤形態(tài)、吸煙史、家族史、高血壓或糖尿病可能增加UIAs 破裂的風(fēng)險(xiǎn)，但仍沒(méi)有確定性結(jié)論[3]，因此識(shí)別高破裂傾向的UIAs 加以積極治療顯得尤為重要，而對(duì)穩(wěn)定的UIAs 進(jìn)行隨訪觀察，以規(guī)避不必要的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)同樣具有重大意義。

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的形態(tài)差異性很大，發(fā)病部位以及及動(dòng)脈瘤生長(zhǎng)指向的不同都與動(dòng)脈瘤破裂概率相關(guān)[4]。其中后交通動(dòng)脈瘤（posterior communicating artery aneurysm，PComA）是常見(jiàn)的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤之一，且破裂的概率大于其他顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，占所有顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的15%～25%[5]。為了實(shí)驗(yàn)對(duì)象的同質(zhì)性，本文選取南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院、蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院收治的后交通動(dòng)脈瘤患者的臨床資料、影像學(xué)資料及臨床結(jié)果進(jìn)行回顧性分析，篩選出有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的臨床指標(biāo)及影像學(xué)指標(biāo)，為今后建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型及驗(yàn)證奠定前期基礎(chǔ)，以期更精確地指導(dǎo)臨床進(jìn)行預(yù)防和干預(yù)，降低UIAs 破裂風(fēng)險(xiǎn)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019 年3 月至2021 年12 月在南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院、蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科收治的診斷為后交通動(dòng)脈瘤的78 例患者資料，其中破裂動(dòng)脈瘤49 例作為觀察組，未破裂動(dòng)脈瘤29 例作為對(duì)照組。觀察組中男性17 例、女性32 例；年齡（64±8.7）歲，有長(zhǎng)期吸煙史的17 例，有糖尿病史8 例；對(duì)照組中男性14 例，女性15 例，年齡（61±6.9）歲，有長(zhǎng)期吸煙史12 例，有糖尿病4 例。研究對(duì)象及家屬均知情同意，并簽署知情同意書(shū)；本研究也獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)《中國(guó)蛛網(wǎng)膜下腔出血診治指南2019》[1]對(duì)動(dòng)脈瘤進(jìn)行分組：破裂組：（1）經(jīng)頭顱CT 診斷為蛛網(wǎng)膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）、腦內(nèi)血腫、硬膜下血腫、腦室積血；排除顱腦外傷所致；（2）經(jīng)CTA、MRA、DSA 診斷為責(zé)任動(dòng)脈瘤所致出血；（3）動(dòng)脈瘤及SAH 的診斷為入院48 h 內(nèi)做出的；（4）近似球形的后交通動(dòng)脈瘤。未破裂組：（1）不伴SAH 且既往無(wú)SAH 及腦出血病史，經(jīng)體檢無(wú)意發(fā)現(xiàn)的動(dòng)脈瘤；（2）有顱神經(jīng)麻痹癥狀不伴SAH，經(jīng)相關(guān)檢查確診的動(dòng)脈瘤。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）顱內(nèi)多發(fā)動(dòng)脈瘤；（2）合并其他顱內(nèi)疾病，如動(dòng)靜脈畸形、顱內(nèi)腫瘤或者外傷感染致假性動(dòng)脈瘤；（3）夾層動(dòng)脈瘤或梭形動(dòng)脈瘤；（4）顱內(nèi)動(dòng)脈瘤家族史。

1.3 動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)分析

1.3.1 動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)資料采集方法將3D-DSA圖像在Geomagic Studio 12 中進(jìn)行處理，得到形態(tài)學(xué)分析所需組件，生成網(wǎng)格文件后導(dǎo)入NX 10.0軟件進(jìn)行計(jì)算，以減少人工測(cè)量誤差。最終獲得動(dòng)脈瘤大小、高寬比（aspect ratio，AR）、大小比率（size ratio，SR）、波動(dòng)指數(shù)（undulation index，UI）、非球形指數(shù)（nonsphericity index，NSI）、橢形指數(shù)（ellipticity index，EI）等形態(tài)學(xué)參數(shù)，見(jiàn)圖1。

圖1 動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)資料Fig. 1 Morphological data of aneurysms

1.3.2 動(dòng)脈瘤血流動(dòng)力學(xué)資料采集方法將CTA、MRA 及DSA 原始斷層掃描數(shù)據(jù)以DICOM 格式導(dǎo)入Mimics Medical 21.0 進(jìn)行三維重建，重建后的三維圖形以立體光造型文件（stereolithographic，STL）格式導(dǎo)出；利用逆向工程軟件Geomagic Studio 2012 對(duì)模型進(jìn)行平滑、切割、動(dòng)脈截除等處理，最終得到流體分析所需的模型文件。

1.3.3 動(dòng)脈瘤的數(shù)值模擬及流體分析方法將三維格式文件導(dǎo)入致Fluent 2020 R1 軟件生成計(jì)算網(wǎng)格，劃分載瘤血管入口、出口及瘤頸平面。對(duì)邊界條件進(jìn)行設(shè)定，計(jì)算當(dāng)中將血液視為不可壓縮的牛頓流體，血管入口條件設(shè)定為：血流性質(zhì)為層流，血液密度1 060 kg/m3，粘度為0.003 5 Pa·s，管壁性質(zhì)為剛性壁，入口速度依據(jù)心動(dòng)周期使用AnsysCFX 調(diào)用入口速度，模擬過(guò)程中步長(zhǎng)為0.001 s，心動(dòng)周期為0.8 s，模擬2 個(gè)心動(dòng)周期，取最終結(jié)果進(jìn)行分析：包括壁面切應(yīng)力（wall shear stress，WSS）、壓力及流場(chǎng)特征，并輸出分析結(jié)果，見(jiàn)圖2。

圖2 血流動(dòng)力學(xué)資料Fig. 2 Hemodynamic data

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS19.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)危險(xiǎn)因素進(jìn)行單因素分析，對(duì)破裂組與未破裂組各參數(shù)以student-t 檢驗(yàn)（參數(shù)呈正態(tài)分布）或Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)（參數(shù)呈非正態(tài)分布）進(jìn)行比較分析，服從正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示；計(jì)數(shù)資料用例數(shù)和百分率（%）表示，篩選出有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的形態(tài)學(xué)與血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。P＜ 0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2 組臨床資料比較

2 組患者的性別，年齡，吸煙史，高血壓病史，糖尿病史相比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

2.2 動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)結(jié)果

2 組形態(tài)學(xué)分析結(jié)果：最大徑、SR、UI、NSI2 組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）；AR、NSI、EI 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05），見(jiàn)表2。

表2 破裂組與未破裂組患者形態(tài)學(xué)參數(shù)比較Tab.2 Comparison of morphological parameters between two groups

2 組形態(tài)學(xué)分析結(jié)果：WSS（Pa）2 組比較，有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），WSSG（Pa/mm）、OSI，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05），見(jiàn)表3。

表3 破裂組與未破裂組患者血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較Tab.3 Comparison of hemodynamic parameters between the two groups

3 討論

對(duì)未破裂腦動(dòng)脈瘤的臨床研究大多是回顧性分析，既往的研究認(rèn)為包括性別、年齡、吸煙及高血壓等是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的高危因素。一部分學(xué)者認(rèn)為動(dòng)脈瘤的破裂事件與年齡呈負(fù)相關(guān)，另一部分研究則認(rèn)為年齡增長(zhǎng)是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)于這些流行病學(xué)因素的相關(guān)性，學(xué)術(shù)上一直爭(zhēng)論不斷而難以有定論[1]。本研究發(fā)現(xiàn)，年齡、性別、吸煙史等社會(huì)學(xué)因素，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。

本次研究中臨床相關(guān)結(jié)果表明，高血壓對(duì)動(dòng)脈瘤破裂的影響，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。收集病例的過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈瘤破裂組患者中高血壓病的比例較高，但其中部分人群既往并無(wú)明確高血壓病史，高血壓的癥狀常出現(xiàn)于SAH急性期。有研究表明，所有SAH 患者的急性期平均動(dòng)脈壓均較正常血壓升高[6]，劉清源等[7]對(duì)于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的臨床分析中發(fā)現(xiàn)，一部分破裂動(dòng)脈瘤患者入院時(shí)血壓較高，經(jīng)內(nèi)科治療血壓控制良好，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤再破裂前患者的血壓亦無(wú)明顯波動(dòng)，基本在正常范圍內(nèi)，說(shuō)明患者入院時(shí)高血壓癥狀可能與SAH 導(dǎo)致的內(nèi)源性反應(yīng)有關(guān)[6]，因此筆者認(rèn)為高血壓預(yù)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值不大。

筆者的研究表明，臨床因素似乎與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)性不大，因此形態(tài)學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析顯得尤為重要。因?yàn)椴煌课坏膭?dòng)脈瘤血流動(dòng)力學(xué)影響均有不同，因此選取后交通動(dòng)脈瘤來(lái)獨(dú)立分析其風(fēng)險(xiǎn)因素，這樣就能規(guī)避很多不可預(yù)見(jiàn)性復(fù)雜的血流動(dòng)力學(xué)因素的影響，使研究數(shù)據(jù)更趨于可靠。

在本實(shí)驗(yàn)中，筆者評(píng)估了后交通動(dòng)脈瘤的多種形態(tài)學(xué)參數(shù)，包括最大徑、AR、SR、UI、NSI、EI 等，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，最大徑、SR、UI、NSI 2組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），AR、NSI、EI 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05），說(shuō)明后交通動(dòng)脈瘤的一些形態(tài)學(xué)參數(shù)和動(dòng)脈瘤破裂密切相關(guān)，形態(tài)學(xué)因素可能在未來(lái)動(dòng)脈瘤破裂的預(yù)測(cè)中發(fā)揮重要作用。最大徑破裂組顯著高于未破裂組，說(shuō)明動(dòng)脈瘤的大小和破裂風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，SR 即動(dòng)脈瘤的最大高度與載瘤動(dòng)脈直徑的比值，是動(dòng)脈瘤破裂的另一個(gè)危險(xiǎn)因素，更大的最大徑及SR，意味著更大的動(dòng)脈瘤，具有更高的破裂風(fēng)險(xiǎn)率。UI、NSI破裂組明顯高于未破裂組，表明不規(guī)則的后交通動(dòng)脈瘤更容易破裂。最近的研究認(rèn)為[8]：動(dòng)脈瘤的大小、不規(guī)則的瘤壁形態(tài)與動(dòng)脈瘤破裂有密切聯(lián)系，這與本文觀點(diǎn)一致。

AR、NSI、EI 在本實(shí)驗(yàn)中2 組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。對(duì)于動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)的各項(xiàng)形態(tài)學(xué)參數(shù)的研究，結(jié)論爭(zhēng)議很大[9]，目前有研究認(rèn)為AR 是動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，但也有研究認(rèn)為AR 不是動(dòng)脈瘤破裂的統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著預(yù)測(cè)因子，而對(duì)于NSI、EI 也作為未破裂動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，但是仍然沒(méi)有很好地確定。

對(duì)于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血液動(dòng)力學(xué)研究也是目前的熱點(diǎn)之一，有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[10-12]，血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)影響血管內(nèi)皮的炎癥與修復(fù)過(guò)程，參與動(dòng)脈瘤壁的重塑，血管內(nèi)皮細(xì)胞將機(jī)械相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為生物信號(hào)，從而激活分子通路維持血管內(nèi)皮系統(tǒng)的穩(wěn)定。

血流過(guò)程中對(duì)血管產(chǎn)生的壓力稱為生物應(yīng)力，包括剪應(yīng)力、壓力和張應(yīng)力。WSS 即壁面剪應(yīng)力，是血流對(duì)管壁截面的切向摩擦力，它是研究最多的血流動(dòng)力學(xué)因素之一，其與血流速度及血流粘度正相關(guān)。當(dāng)血流速度增高或降低時(shí)產(chǎn)生切應(yīng)力梯度（wall shear stress gradient，WSSG）。WSS 梯度（WSSG）反映了WSS 矢量在流向上的大小變化，與流向距離有關(guān)，它用于具有復(fù)雜幾何形狀和/或上升血管的未破裂動(dòng)脈，它可以被認(rèn)為是WSS 沿血管長(zhǎng)度的變化。振蕩剪切指數(shù)（oscillatory shear index，OSI）表示W(wǎng)SS 波動(dòng)幅度，并將切向力振蕩描述為心動(dòng)周期的函數(shù)，OSI 測(cè)量流動(dòng)方向的時(shí)間變化，而不是空間變化。

2 組形態(tài)學(xué)分析結(jié)果表明WSS（Pa）2 組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），WSSG、OSI 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。在對(duì)動(dòng)脈瘤的血流動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，未破裂動(dòng)脈瘤相對(duì)光滑完整的瘤頂部位WSS 較低，提示此處血流速度較慢；而WSS 數(shù)值較高的位置則存在于瘤頸部及瘤腔形態(tài)不規(guī)則處，此處形成湍流進(jìn)一步對(duì)瘤壁的造成沖擊，導(dǎo)致血流的速度和方向快速變化，形成正負(fù)WSSG 區(qū)域[13]。因此低WSS 可能是后交通動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素。由于WSSG（Pa/mm）、OSI 由于涉及各個(gè)點(diǎn)的距離及時(shí)間變化，在分析中主觀因素對(duì)結(jié)果影響很大，本文認(rèn)為這2 個(gè)因素對(duì)后交通動(dòng)脈瘤破裂的預(yù)測(cè)可作為宏觀分析因素，作為動(dòng)脈瘤破裂獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素的意義不大。

還有許多其他血液動(dòng)力學(xué)因素正在研究中，例如相對(duì)停留時(shí)間[14]、梯度振蕩數(shù)[15]、動(dòng)脈瘤形成指標(biāo)和剪切指數(shù)。血液動(dòng)力學(xué)緊張性刺激可觸發(fā)血管壁中的炎性級(jí)聯(lián)，這可影響血管壁的厚度和動(dòng)脈瘤壁的形態(tài)和厚度[16]。此外，這些緊張性刺激可能導(dǎo)致血管壁和動(dòng)脈粥樣硬化的變化[17]。這就需要在今后的工作中尋找和驗(yàn)證更可靠的破裂相關(guān)形態(tài)學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。