胸主动脉腔内修复术后血管重塑的血流动力学仿真分析

背景 胸主动脉腔内修复术(thoracic endovascular aortic repair,TEVAR)后部分病例腹段残余夹层真假腔重塑效果不佳.术后早期如何准确预判血管重塑趋势及如何对预测不良的病例进行二次干预是临床亟需解决的问题.目的 评估胸主动脉腔内修复术后早期血流动力学参数预测血管重塑趋势的有效性并分析封闭肾下残余裂口对血管重塑的影响.方法 选取2016年就诊于解放军总医院第一医学中心血管外科的2例B型主动脉夹层患者,均接受TEVAR治疗;病例1为32岁男性,病例2为47岁男性.基于术前及术后2年内随访的血管造影检查(computed tomography angiography,CTA)资料,构建出两组个体化几何模型并计算三维形态学参数,通过计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)仿真技术计算术前及术后3个月的血流动力学参数并预测血管重塑趋势,将其与最终随访结果进行整体比较.通过在术后3个月真实模型上封闭肾下腹主动脉残余裂口得到两个修改模型以模拟二次干预的过程并计算相应参数的变化.结果 与术前相比,两个病例术后早期总真腔容积增加,假腔容积减少;真假腔压强差大于0的区域明显扩大,压力差第一平衡位置(first balance position,FBP)向远端移动的距离占整个夹层长度的比例分别为3.46％、3.77％;术后进入假腔的血液分流比均出现下降(病例1从19.9％降至7.22％,病例2从17.3％降至2.45％),在肾动脉残余裂口区域均观察到高速喷射状血流.这些参数预示着两个病例术后整体将获得良性转归且假腔会良好重塑,但肾动脉裂口周围假腔可能不易完全闭合.该预测结果与术后中长期随访结果相符.通过进一步量化后续随访时间点的真假腔容积后发现,病例1真腔容积在术后3～18个月不仅没有增加反而减少(从148.3 cm3降至142.8 cm3),病例2腹段真腔容积术后3～24个月仅有少量增加(从7.9 cm3增至8.5 cm3).这种现象说明两个病例远端真腔重塑效果不够理想.为模拟解决这个问题设计了两个修改模型,通过参数计算表明,两个修改模型在整个残余夹层段的真腔压力均大于假腔压力,且假腔相对粒子滞留时间的数值均明显变大.这些计算结果预示着修改模型将获得更好的腹段真假腔重塑效果.结论 基于CFD仿真的血流动力学参数在TEVAR后早期(3个月左右)或可有效预测中远期血管重塑趋势,早期封闭(术后半年左右)肾下残余裂口可使腹段残余夹层获得更好的重塑效果,特别是远端真腔高度受压的病例.     

基于形态学和血流动力学的B型主动脉夹层病发机理分析

目的结合形态学分析与计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法探索Stanford B型主动脉夹层病发机理,为有效预测B型主动脉夹层发生提供依据。方法对6例初发夹层患者(夹层组) CTA数据和6例正常志愿者(对照组) MRI黑血成像数据进行图像分割和三维重建,获得个体化的主动脉三维模型。使用压缩算法去除假腔,获得夹层病发前主动脉形态,与对照组进行对比。比较两组形态学参数和血流动力学参数之间的差异。结果与对照组相比,夹层组主动脉弓降交界处的截面积呈现明显增大[(892. 03±263. 78) mm~2 vs (523. 67±64. 10)mm~2,P=0. 036];左锁骨下动脉和主动脉之间的夹角明显减小(66. 62°±20. 11°vs 100. 40°±15. 35°,P=0. 036);主动脉弯曲度显著增加(0. 37°±0. 07°vs 0. 21°±0. 51°,P=0. 011);夹层组平均壁面剪切力(time-averaged wall shear stress,TAWSS)明显高于对照组;发生夹层区域的血液呈现低速漩涡流动状态;且夹层区域的震荡剪切指数(oscillating shear index,OSI)也明显升高。结论研究结果可用于指导临床B型主动脉夹层病发初期诊疗决策。