血流導(dǎo)向裝置治療未破裂中小型頸內(nèi)動脈瘤對血流動力學(xué)的影響及短期療效分析

李捷, 馮學(xué)成, 黃正威, 龍霄翱, 廖壯檳, 黃海飛

在2008年, 基于對治療顱內(nèi)動脈瘤觀念認(rèn)識的進(jìn)步及材料的迭代, 第一篇關(guān)于血流導(dǎo)向裝置（flow diverter, FD）治療顱內(nèi)動脈瘤的文獻(xiàn)正式發(fā)表[1］, 從此以后神經(jīng)介入醫(yī)師有了更好的武器在重建血流動力學(xué)方向?qū)用}瘤進(jìn)行治療, 經(jīng)過10余年的使用及經(jīng)驗積累, 多中心中長期的隨訪結(jié)果表明了使用FD對大型、超大型、多發(fā)及復(fù)雜動脈瘤進(jìn)行治療時, 其動脈瘤的中遠(yuǎn)期閉塞率、圍手術(shù)期的并發(fā)癥發(fā)生率及預(yù)后等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的支架輔助彈簧圈栓塞治療及開顱手術(shù)夾閉治療[2-3］。而對于直徑≤10 mm的中小型動脈瘤, 雖然使用單純的FD支架治療可以避免微導(dǎo)管、微導(dǎo)絲等在動脈瘤內(nèi)操作, 從而減少了術(shù)中動脈瘤再破裂風(fēng)險, 也減少了操作步驟及手術(shù)時間等, 但傳統(tǒng)的支架輔助彈簧圈栓塞治療動脈瘤的長期效果以及預(yù)后也讓人比較滿意, 使用FD治療此類動脈瘤是否能得到更好的收益仍需循證醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步研究及評估[4］, 特別是與傳統(tǒng)的彈簧圈栓塞后動脈瘤能夠即刻被閉塞不同, FD治療動脈瘤是通過置入了網(wǎng)孔更密集的支架, 改變載瘤動脈的形態(tài), 也改變了載瘤動脈內(nèi)血流的沖擊方向及力度, 使本該承受更大沖擊力的動脈瘤得到了FD的保護及緩沖, 并且由于大部分入瘤的血流被導(dǎo)離動脈瘤, 使動脈瘤內(nèi)血流流速明顯減慢, 血栓得以形成, 通過瘤內(nèi)血栓形成進(jìn)而慢性閉塞動脈瘤[5-6］, 其閉塞過程相對緩慢, 而其后期的閉塞效果目前也缺乏有效的預(yù)測手段, 因此本研究對FD治療中小型未破裂頸內(nèi)動脈瘤前后進(jìn)行計算流體力學(xué)模擬分析及血流動力學(xué)參數(shù)對比, 研究FD治療后的血流動力學(xué)改變情況, 旨在為FD術(shù)后療效預(yù)判提出參考依據(jù), 同時對使用FD治療中小型未破裂頸內(nèi)動脈瘤的療效及安全性進(jìn)行總結(jié)分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料共回顧性收集了2018年1月至2021年1月在廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科應(yīng)用FD治療的未破裂中小型頸內(nèi)動脈瘤（直徑≤10 mm）病例32例（共35個動脈瘤）, 其中3例為串聯(lián)多發(fā)動脈瘤, 均使用一個FD支架覆蓋治療。其中男性11例, 女性21例；年齡（51.7±11.8）歲, 范圍為33～67歲；眼動脈段動脈瘤13個, 床突上段動脈瘤6個, 后交通動脈瘤16個；囊性動脈瘤22個, 梭形動脈瘤9個, 夾層動脈瘤4個。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)（1）所有病人術(shù)前均經(jīng)計算機體層血管成像（CTA）或數(shù)字減影血管造影（DSA）證實有頸內(nèi)動脈瘤, 動脈瘤最遠(yuǎn)至頸內(nèi)動脈末端。（2）均為小型及中型（動脈瘤最大直徑≤10 mm）的寬頸、囊狀或梭形動脈瘤。（3）載瘤動脈的直徑在2～5 mm之間（FD的各種適用直徑范圍）。（4）成人病人。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)（1）有蛛網(wǎng)膜下腔出血病史或有其他證據(jù)表明動脈瘤已經(jīng)或曾經(jīng)破裂的。（2）由于其他疾病或原因?qū)е虏荒芙邮苤辽?～12個月抗血小板治療的。（3）有嚴(yán)重的其他臟器如心、肺、肝或腎等功能損害、感染性疾病等手術(shù)禁忌證而不能耐受手術(shù)者。（4）依從性差沒能按要求完成隨訪的。本研究符合《世界醫(yī)學(xué)協(xié)會赫爾辛基宣言》相關(guān)要求, 病人及其近親屬均已簽署手術(shù)知情同意書。

1.4 治療方法所有病人術(shù)前均給予5 d的雙抗治療（波立維75 mg+拜阿司匹林100 mg, 每日1次）, 在氣管插管全麻下進(jìn)行介入治療, 麻醉成功后行右側(cè)股動脈穿刺, 置入7F 90 cm長鞘后予全身肝素化, 置入6F Navien指引導(dǎo)管至靠近動脈瘤近端, 使用微導(dǎo)絲的引導(dǎo)下, 將微導(dǎo)管送至患側(cè)大腦中動脈M1段的末端, 必要時可送至M2段起始部, 再將微導(dǎo)絲回收, 根據(jù)載瘤動脈的直徑及動脈瘤頸大小選擇好合適尺寸的Pipeline支架（當(dāng)載瘤動脈遠(yuǎn)端及近端直徑不同時, 選擇更大的直徑, 其中一例由于遠(yuǎn)端及近端直徑相差較大, 近端比遠(yuǎn)端大了1.9 mm, 因此采用了2個支架橋接治療）, 支架長度可以選擇比瘤頸最寬處再長約6～8 mm的, 然后邊回撤微導(dǎo)管邊釋放支架, 回撤時要時刻留意支架展開情況, 支架頭端打開后, 在動脈瘤遠(yuǎn)端至少3 mm鉚釘位置, 繼續(xù)緩慢釋放支架, 釋放過程使用抖送、加載等技術(shù)盡量使支架更好的貼壁, 部分支架在完全釋放后貼壁不良采用了將微導(dǎo)絲塑成J型進(jìn)行按摩, 均能達(dá)到完全貼壁, 有5個動脈瘤由于合并了子囊或形狀嚴(yán)重不規(guī)則, 故在釋放支架前, 將動脈瘤微導(dǎo)管在微導(dǎo)絲導(dǎo)引下進(jìn)入動脈瘤內(nèi), 用彈簧圈疏松填塞后再釋放支架, 所有病例支架釋放以后均加用替羅非班抗血小板, 維持12～24 h, 術(shù)后拜阿司匹林100 mg+波立維75 mg, 每日1次, 持續(xù)3個月, 然后拜阿司匹林100 mg, 每日1次, 持續(xù)半年至1年。

1.5 模型建立方法與血流動力學(xué)參數(shù)采集所有病例在術(shù)前均采用CTA檢查及DSA造影證實, 動脈瘤模型的建立依靠該院的320排640層西門子螺旋掃描CT掃描, 采集獲得病人腦血管CTA的DICOM格式數(shù)據(jù), 并將之導(dǎo)入3D MAX軟件中, 通過設(shè)定對閾值進(jìn)行選取, 再對所需血管進(jìn)行空洞填充, 然后建立三維區(qū)域, 獲得所需的動脈的建模圖片, 再手動進(jìn)行分割, 提取所需血管（主要是動脈瘤及其載瘤動脈的血管）模型, 再將所得的血管模型導(dǎo)入Geomagic軟件中進(jìn)行最后的修補, 然后模型以STL的格式輸出文件, 最后再用ANSYS軟件對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分, 然后根據(jù)每個病人的實際情況定義模型血管的載瘤動脈所在、血管的流入道、流出道及動脈瘤位置, 通過MATLAB軟件結(jié)合每個病人的經(jīng)顱多普勒超聲參數(shù)進(jìn)行計算, 得到及設(shè)定邊界條件后, 使用Fluent軟件進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)的計算流體力學(xué)模擬, 使用Navier-stokes方程作為整個計算模擬的控制方程。本研究每次計算模擬3個完整的心動周期, 并對第3個心動周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算, 得到相關(guān)的血流動力學(xué)參數(shù)。同理, 在術(shù)后第2天復(fù)查CTA再獲取及計算出術(shù)后的血流動力學(xué)參數(shù)。

1.6 血流動力學(xué)參數(shù)本研究通過計算流體力學(xué)納入了術(shù)前及術(shù)后第2天的動脈瘤的瘤內(nèi)平均壁面應(yīng)切力（wall shear stress, WSS）, 低壁面應(yīng)切力面積（percentage of low wall shear stress area, LSA）, 瘤內(nèi)相對滯留時間（relative residence time, RRT）等3個血流動力學(xué)參數(shù), 并在術(shù)前及術(shù)后第2天分別通過經(jīng)顱多普勒超聲采集了動脈瘤頸處的血流速度, 載瘤動脈的血流速度, 及雙側(cè)大腦中動脈的血流速度等4個血流動力學(xué)參數(shù)。其中, WSS是指在一個心動周期里整個動脈瘤壁受到血流壓力的平均值, LSA是指動脈瘤壁上低于10%的載瘤動脈的壁面應(yīng)切力的面積占總動脈瘤壁面積的百分比, RRT是指血流在血管壁周圍的滯留時間。

1.7 療效評價記錄病人圍手術(shù)期并發(fā)癥情況, 并在術(shù)后6個月隨訪時用改良Rankin量表（mRS）評分評價病人的預(yù)后, mRS≤2分為預(yù)后良好。并采用O'Kelly-Marotta（OKM）分級[7］評估動脈瘤的閉塞程度, 在術(shù)后即刻根據(jù)造影情況及術(shù)后6個月根據(jù)復(fù)查的CTA或DSA進(jìn)行OKM評估, A級為瘤體顯影超過95%, B級為瘤體顯影5%～95%, C級只有瘤頸部分顯影, D級為完全閉塞, 瘤體完全不顯影[8］。

1.8 統(tǒng)計學(xué)方法使用SPSS 19.0版統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析, 血流動力學(xué)參數(shù)以±s進(jìn)行表示, 術(shù)前術(shù)后參數(shù)比較采用配對樣本t檢驗, 以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)情況及即刻結(jié)果手術(shù)共用了33個Pipeline支架治療了32例病人的35個動脈瘤, 其中24例單發(fā)動脈瘤及2例多發(fā)并聯(lián)動脈瘤均采用了單個單純的FD治療, 未進(jìn)行彈簧圈栓塞, 1例并聯(lián)多發(fā)動脈瘤由于載瘤動脈近端及遠(yuǎn)端直徑相差較大, 近端直徑＞遠(yuǎn)端直徑1.9 mm, 所以采用了2個Pipeline橋接釋放治療, 未進(jìn)行彈簧圈栓塞, 有5個直徑6～10 mm的動脈瘤, 由于合并了子囊或形狀嚴(yán)重不規(guī)則, 所以給予了彈簧圈輔助疏松填塞。所有支架均成功釋放, 且貼壁良好, 術(shù)后即時造影顯示的閉塞程度OKM分級C級為5個（14.3%）, 均為結(jié)合彈簧圈栓塞的動脈瘤, 其余的單純FD治療的OKM分級 A級21個（60%）, B級9個（25.7%）。

2.2 并發(fā)癥及隨訪情況術(shù)后均無動脈瘤破裂或顱內(nèi)血腫等情況, 有2例（6.25%）在術(shù)后第2天停用替羅非班后出現(xiàn)對側(cè)肢體肌力下降、言語不清等情況, 復(fù)查CT未見顱內(nèi)出血及明顯的新發(fā)梗死灶, CTA也未見明顯的顱內(nèi)血管閉塞, 考慮細(xì)小的穿支動脈閉塞或癥狀性腦血管痙攣, 予延長替羅非班至48 h, 并予擴容、尼膜地平解痙等治療, 出院時神經(jīng)功能癥狀明顯好轉(zhuǎn), mRS評分達(dá)到1分。另有1例出現(xiàn)消化道出血, 2例出現(xiàn)股動脈穿刺點皮下血腫, 經(jīng)治療后均好轉(zhuǎn)。6個月左右病人返院復(fù)查CTA或DSA, 結(jié)果顯示OKM D級25個（71.4%）, C級6個（17.2%）, B級4個（11.4%）；mRS評分0分30例（93.75%）, 1分2例（6.25%）。其中有2例眼動脈瘤的眼動脈較前明顯變細(xì), 但頸外動脈的代償明顯增多, 病人視力視野測試無下降及變窄。

2.3 術(shù)前術(shù)后血流動力學(xué)參數(shù)分析對比結(jié)果術(shù)前及術(shù)后的血流動力學(xué)參數(shù)比較見表1, 術(shù)后動脈瘤內(nèi)的WSS較術(shù)前明顯下降（P＜0.001）, 而LSA較術(shù)前明顯增大（P=0.011）, 而RRT則較術(shù)前明顯延長（P=0.023）, 術(shù)后瘤頸處的血流速度明顯較術(shù)前減慢（P＜0.001）, 但術(shù)后載瘤動脈的血流速度及患側(cè)大腦中動脈的血流速度均較術(shù)前增快（P=0.015、0.021）, 而對側(cè)大腦中動脈血流速度在術(shù)前術(shù)后無明顯變化（P=0.623）。圖1為一病例的術(shù)前（左側(cè)）及術(shù)后（右側(cè)）的WSS對比, 可見術(shù)前動脈瘤內(nèi)高WSS（紅黃色區(qū)域）在術(shù)后明顯降低, 且LSA區(qū)域在術(shù)后較術(shù)前明顯增大。圖2為另一病例的血流速度流線圖對比, 左側(cè)為術(shù)前, 右側(cè)為術(shù)后, 術(shù)前血流更為紊亂, 有渦流狀態(tài), 而術(shù)后血流速度除了較術(shù)前增快, 還更為平順。

表1 未破裂中小型頸內(nèi)動脈瘤32例術(shù)前術(shù)后血流動力學(xué)參數(shù)對比/±s

表1 未破裂中小型頸內(nèi)動脈瘤32例術(shù)前術(shù)后血流動力學(xué)參數(shù)對比/±s

注：WSS為平均壁面應(yīng)切力, LSA為低壁面應(yīng)切力面積, RRT為瘤內(nèi)相對滯留時間。

時間術(shù)前術(shù)后t值P值例數(shù)32 32 WSS/Pa 3.12±1.02 2.08±0.73 5.07＜0.001 LSA/%0.08±0.03 0.27±0.09 7.65 0.011 RRT/s 0.78±0.29 1.36±0.43 4.88 0.023瘤頸血流速度/（cm/s）22.51±7.68 13.34±5.29 13.55＜0.001載瘤動脈血流速度/（cm/s）101.25±13.48 117.43±18.92-8.30 0.015患側(cè)M1血流速度/（cm/s）87.39±10.44 100.56±11.67 4.23 0.021對側(cè)M1血流速度/（cm/s）92.16±8.19 90.69±9.22-0.45 0.623

圖1 未破裂中小型頸內(nèi)動脈瘤1例術(shù)前術(shù)后壁面應(yīng)切力對比（左側(cè)為術(shù)前, 右側(cè)為術(shù)后）

圖2 未破裂中小型頸內(nèi)動脈瘤1例術(shù)前術(shù)后血流速度流線對比（左側(cè)為術(shù)前, 右側(cè)為術(shù)后）

3 討論

雖然FD已經(jīng)進(jìn)入臨床治療顱內(nèi)動脈瘤近13年, 但由于傳統(tǒng)的普通支架輔助彈簧圈栓塞治療直徑小于10 mm的中小型動脈瘤已有較為良好的臨床效果, 在長期隨訪中完全栓塞率能達(dá)到75%～82%[9］, 所以在早期它主要應(yīng)用在治療大型、巨大型或復(fù)雜的動脈瘤。但在普通支架結(jié)合彈簧圈治療中小型時, 也常會面臨一些艱難甚至危險的挑戰(zhàn), 例如動脈瘤的角度過于刁鉆, 微導(dǎo)管進(jìn)入瘤內(nèi)困難；動脈瘤過小或微導(dǎo)管塑形不良, 微導(dǎo)管在動脈瘤內(nèi)不穩(wěn)定, 容易引起微導(dǎo)管或彈簧圈刺破動脈瘤導(dǎo)致再出血；多發(fā)串聯(lián)動脈瘤治療耗時耗力, 在射線中曝光時間過長等等, 因此使用操作步驟更簡便的FD治療也在被逐步嘗試。

在本次研究中, 雖然所有的單純FD治療在即刻的栓塞程度上均只有OKM A級或B級, 表示單純置入FD后, 動脈瘤仍會有完全或大部分的血流充盈, 但在6個月隨訪時, 已經(jīng)有71.4%的動脈瘤達(dá)到了完全栓塞的D級, 17.2%的動脈瘤達(dá)到了超過95%的C級栓塞, 剩余的小部分動脈瘤也至少有B級的栓塞程度, 這表示在單純的FD治療的6個月時, 動脈瘤的完全栓塞率已經(jīng)與傳統(tǒng)的支架輔助彈簧圈相差無幾[10］, 而且由于FD治療動脈瘤主要是依靠改變載瘤動脈及動脈瘤的血流動力學(xué), 使新生的血管內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋動脈瘤頸, 時間較長, 所以其完全栓塞率仍會隨時間的推移而增加。但同時需要注意的是因為單純的FD治療動脈瘤因術(shù)后即刻栓塞率低, 動脈瘤在短期內(nèi)均有顯影, 說明動脈瘤在短期內(nèi)破裂的風(fēng)險未必能很好的下降, 因此提示在面對破裂動脈瘤或某些存在短期內(nèi)破裂風(fēng)險增高的動脈瘤[11］, 例如瘤壁明顯強化或動脈瘤短時間明顯增大等情況, 單純的FD治療并不適宜, 此時仍需結(jié)合彈簧圈進(jìn)行栓塞, 或改用普通的支架和彈簧圈對這些易破動脈瘤進(jìn)行進(jìn)一步治療, 甚至開顱夾閉動脈瘤, 以提高即時的致密栓塞率, 達(dá)到能夠馬上降低動脈瘤破裂風(fēng)險, 而國外一項多中心的回顧性分析中, 30例破裂的動脈瘤進(jìn)行FD治療, 嚴(yán)重的致殘及致死率高達(dá)17%也說明了破裂動脈瘤使用單純FD治療的風(fēng)險極高[12］。

另外, 本研究所有病人預(yù)后均為良好, mRS評分≤1分, 無顱內(nèi)出血相關(guān)并發(fā)癥, 也沒有發(fā)生載瘤動脈閉塞或腦梗死情況, 僅有2例（6.25%）出現(xiàn)腦血管痙攣情況, 經(jīng)解痙、抗血小板等治療均恢復(fù)良好, 圍手術(shù)期的并發(fā)癥發(fā)生率低, 且不高于傳統(tǒng)的支架輔助彈簧圈栓塞未破裂動脈瘤[13］, 這是考慮在面對未破裂動脈瘤的大多數(shù)情況下, 使用FD可以不用彈簧圈栓塞, 不需要用微導(dǎo)管進(jìn)入彈簧圈內(nèi), 而且即使部分動脈瘤由于存在形態(tài)不規(guī)則、有子瘤或瘤壁強化明顯等易破裂風(fēng)險, 需要結(jié)合彈簧圈栓塞, 也無須致密栓塞, 這樣就大大降低了術(shù)中動脈瘤破裂出血的風(fēng)險, 也減少了操作時間, 不但降低了曝光時間, 也由于減少了在血管內(nèi)操作, 降低了微導(dǎo)絲微導(dǎo)管長時間在血管內(nèi)操作, 導(dǎo)致微血栓脫落等情況, 可以有效降低血管內(nèi)血栓形成的風(fēng)險等。而且在此次研究中也發(fā)現(xiàn), FD并沒有引起載瘤動脈的正常穿支或分支閉塞, 但有2例眼動脈瘤的病人在6個月復(fù)查造影時發(fā)現(xiàn)眼動脈明顯變細(xì), 同時進(jìn)行頸外動脈造影可見頸外動脈向眼動脈代償增多, 病人進(jìn)行視力視野檢查也并沒有出現(xiàn)視力視野的損害, 這種情況說明在植入FD后仍然有概率導(dǎo)致所覆蓋的分支血管變細(xì), 這與FD上新生內(nèi)膜過度增生有關(guān)[14］, 未來會不會引起分支血管完全閉塞仍需進(jìn)一步觀察, 但這種情況的慢性閉塞由于代償良好, 均未見明顯神經(jīng)功能損害的情況發(fā)生[15］。

既往多項研究表明, WSS增高可能會導(dǎo)致動脈瘤更容易破裂出血[16-17］, 高WSS表示血流在瘤壁內(nèi)摩擦力增大, 血管的內(nèi)皮細(xì)胞在血流方向上產(chǎn)生縱向的拉伸力, 如果拉伸力足夠大就會損害內(nèi)皮細(xì)胞的功能, 使血管壁內(nèi)彈力層退化[18］, 增加動脈瘤破裂風(fēng)險。同時, 載瘤動脈WSS、LSA的異常變化也是引起動脈瘤壁退化, 導(dǎo)致動脈瘤發(fā)生的重要原因之一[19］。在本研究中, 我們對FD置入前后進(jìn)行了計算血流動力學(xué)比較, 數(shù)據(jù)顯示, 在FD置入后WSS較術(shù)前明顯下降, 而LSA也較術(shù)前增大, 血流在瘤內(nèi)的滯留時間RRT也較術(shù)前延長, 這是由于FD是一種高金屬覆蓋率的支架, 在其完全打開覆蓋瘤頸后, 不但減少了血流對動脈瘤的沖擊力量, 也使載瘤動脈內(nèi)的血流重新分布, 將向動脈瘤沖擊的血流導(dǎo)引向了遠(yuǎn)端血管, 從本研究中的術(shù)后動脈瘤頸處血流速度降低、載瘤動脈及遠(yuǎn)端的M1段血流速度增加也說明了FD重塑載瘤動脈內(nèi)血流動力學(xué)的功能, 而瘤內(nèi)WSS的下降、LSA的增大及RRT的延長, 均能導(dǎo)致瘤內(nèi)血栓更容易形成[20］, 從而閉塞動脈瘤, 是提示動脈瘤治療預(yù)后良好的關(guān)鍵證據(jù)。

雖然本次研究沒有病例出現(xiàn)遲發(fā)性腦出血的情況, 但I(xiàn)ntrePED的研究中仍有2.5%的病例出現(xiàn)遲發(fā)性腦出血的并發(fā)癥[21］, 目前FD置入引起遲發(fā)性腦出血的確切原因雖然尚未明確, 但本次研究顯示, 在置入FD后, 遠(yuǎn)端顱內(nèi)血管的血流速度較術(shù)前增加, 且載瘤動脈血流速度也較前增加, 這估計與支架置入后金屬支架會影響該部位的血管彈性及收縮舒張功能有關(guān), 特別是一些巨大的動脈瘤本身就具有對部分血液的收容作用, FD置入后動脈瘤的收容功能也隨之明顯降低, 這些遠(yuǎn)端血管血流速度的增加及流量的增多, 均有增加遲發(fā)性腦出血的風(fēng)險, 這也說明了在圍手術(shù)期, 特別是術(shù)后, 對病人血壓控制及監(jiān)測的重要性。

本研究顯示, FD置入后使動脈瘤內(nèi)WSS降低, LSA增大, RRT增加, 同時使瘤頸處血流速度降低, 載瘤動脈及同側(cè)大腦中動脈M1段流速增加, 治療未破裂中小型動脈瘤的短期療效良好, 閉塞率高, 并發(fā)癥發(fā)生率低, 但長期的效果仍需繼續(xù)隨訪觀察及對更多病例進(jìn)行統(tǒng)計分析驗證。