前交通动脉动脉瘤支架治疗后血管形态及流体力学数值的模拟研究

目的探讨支架置入治疗前交通动脉宽颈动脉瘤对动脉瘤转归的影响。方法对1例应用支架辅助栓塞前交通动脉宽颈动脉瘤的患者,通过计算流体力学（CFD）有限元方法软件,重建三维血管模型。于支架置入前,截取动脉瘤并修补瘤颈部对应的血管壁,模拟单纯弹簧圈致密栓塞的结果。对比支架置入前后的血管形态改变,分析不同血管形态下的血流动力学参数,包括血液流线、压力及壁面切应力（WSS）等。结果①与单纯弹簧圈致密栓塞对比,支架置入后,血管形态发生明显改变,同侧大脑前动脉A1段和A2段血管夹角增加14．4。;②支架置入后,瘤颈部所对应的血管段内,血液涡流明显减少,流线趋于平直;③单纯弹簧圈致密填塞后瘤颈部平均WSS为11．55Pa,支架置入后,该血管壁平均WSS为7．93Pa,下降31．3％。结论支架置入治疗前交通动脉宽颈动脉瘤可明显改变载瘤动脉的形态,并改变局部载瘤动脉的血流动力学,降低动脉瘤的WSS。     

低孔率球囊扩张支架对犬颈总动脉瘤腔压力的影响

目的观察低孔率球囊扩张支架对犬颈总动脉瘤腔压力的影响。方法自行设计中央部分网孔加密而两端与普通类型支架相同（正常孔率区）的低孔率支架,据中央网孔密度高低分为A、B、C三型。取10只犬,于每只犬的双侧颈总动脉建立3个侧壁宽颈动脉瘤模型。将24个成功的动脉瘤按平衡不完全随机设计分为4组：置入A型支架组、B型支架组、C型支架组和空白对照组（仅测压,不置人支架）。采用微导管尾端连接的生物信号分析仪记录瘤腔内和载瘤动脉内的压力变化。结果①18个动脉瘤成功置入支架。置入后即刻造影显示,支架中央低孔率区完全覆盖动脉瘤瘤颈,支架贴壁良好,载瘤动脉血流通畅。所有动脉瘤内血流减慢,其中12个（66．7％）瘤体减小。置入支架组均无血栓形成及支架移位。②3个支架组支架置入前、置入后动脉瘤内的压力差异均无统计学意义,与空白对照组比较差异亦无统计学意义。在支架置人过程中,3个支架组动脉瘤内压力均比对照组及自身置入前、置入后升高（P〈0．05,P〈0．01）;而3个支架组间差异无统计学意义（P〉0．05）。③支架置入后载瘤动脉内压力,3个支架组间比较差异无统计学意义,与空白对照组比较,差异亦无统计学意义。支架置入后,各组自身比较,动脉瘤内压力与载瘤动脉内压力差异亦无统计学意义。结论低孔率支架置入后,可使动脉瘤内血流速度减慢,血液流空时间延长。不影响动脉瘤和载瘤动脉内压力的变化,仅在支架释放的过程中可引起动脉瘤腔内压力的短暂性升高。     

带子瘤颅内动脉瘤的二维血流动力学数值模拟分析

目的探讨带子瘤的颅内动脉瘤的血流动力学特点。方法结合DSA二维图像,采用计算流体力学(CFD)有限元方法的软件,对2例(动脉瘤A、B)带子瘤颅内动脉瘤的血流动力学行数值模拟,对其数据进行统计学分析。结果①血流流速:动脉瘤载瘤动脉内平均流速为(0.135±0.060)m/s,动脉瘤内流速为(0.018±0.012)m/s(t=8.458,P=0.000);颅内动脉瘤母瘤及子瘤内均形成低速涡流,心动周期T=0.2s时动脉瘤A、B均流速最高。②动压及壁面切应力变化:动脉瘤载瘤动脉平均动压为(12.9±14.1)Pa,壁面切应力平均为(0.87±0.77)Pa;动脉瘤内动压为(1.6±1.8)Pa,壁面切应力(0.24±0.23)Pa,载瘤动脉及动脉瘤动压及壁面切应力相比,差异有统计学意义(t=3.153,P=0.009;t=4.001,P=0.004)。血流流入动脉瘤瘤体后,动压及壁面切应力迅速下降,至动脉瘤顶部时切应力降至最低。相对于动脉瘤的其他区域,瘤颈处的动压及壁面切应力最高(P<0.05)。相对于其他心动周期,T=0.2s时,动脉瘤内动压、壁面切应力最高(P<0.05)。动脉瘤内动压及壁面切应力变化与血流流速变化相一致,呈正相关(r=0.895,P=0.000;r=0.663,P=0.000)。子瘤与母瘤的移行处未见壁面切应力的升高。结论带子瘤的颅内动脉瘤血流动力学特性符合一般颅内动脉瘤的血流动力学特性,未发现有明显致其形成、生长、破裂的特殊血流动力学因素。     

支架置入治疗大脑中动脉瘤的数值模拟研究

目的探讨支架置入前、后,计算机数值模拟大脑中动脉分叉处动脉瘤的血流动力学变化。方法结合DSA影像,采用计算流体力学有限元方法的软件,对单纯使用支架治疗大脑中动脉分叉处未破裂动脉瘤的1例患者,在支架置入前及支架置人后9个月,行血管形态学特征和血流动力学数值模拟分析（包括血液流线、血管壁面压力和剪应力等）。从三维旋转造影图像数据中获得模型,将生理脉动流作为进入流,采用软件生成网格并计算非定常层流的连续动力方程。结果与支架置入前比较,支架置入后,①血管形态学发生了明显改变,大脑中动脉的M1段和M2段下干血管夹角变大（67．7°变为124．1°）,瘤体消失。②血流对瘤颈口冲击明显降低,改变动脉瘤内的压力,术前瘤顶平均壁面压力为977．06Pa,瘤颈处平均壁面压力为950．46Pa。支架置人后消除了瘤颈处的高壁面压力区域,9个月时复查该处平均壁面压力为831．31Pa。③改善动脉瘤表面的壁面切应力（WSS）分布,术前瘤顶区域的平均WSS为2．09Pa,瘤颈区域的平均WSS为7．51Pa,9个月复查时变得渐趋一致。结论血管内单纯支架置人通过对血管形态学的改变,引起血流动力学变化可能是使动脉瘤愈合的机制。     

大型未破裂颅内动脉瘤的血流动力学特点分析

目的探讨大型未破裂颅内动脉瘤的血流动力学特点。方法结合数字减影血管造影（DSA）三维图像,采用计算流体力学（CFD）有限元方法的软件,对12例直径≥15mm的未破裂颅内动脉瘤进行数值模拟,对其血流动力学参数进行分析,并与其载瘤动脉上的参数相对比。结果大型动脉瘤内部涡流形态复杂,在主要涡流内部有大面积紊乱的低速流动。动脉瘤瘤颈处速度最大,瘤顶附近存在一个面积较大的低流速区,流速接近0;与其载瘤动脉相比,收缩期末平均壁面切应力（WSS）显著降低,平均切应力震荡因子（OSI）显著增高,瘤壁平均低WSS面积百分比为24．74％。结论未破裂大型动脉瘤的血流动力学特点为紊乱的涡流、瘤顶附近较大面积的低流速区、瘤壁高OSI和大面积的低wSS区。     

血管内治疗颅内动脉瘤后复发的血流动力学数值模拟研究

目的探讨血流动力学在颅内动脉瘤血管内治疗后复发中的作用。方法 2006年6月—2009年10月第二军医大学长海医院神经外科,通过匹配动脉瘤部位、大小和形态等条件,选择复发与未复发动脉瘤患者各10例,采用数值模拟的计算方法,分析两组动脉瘤瘤颈不同部位,包括壁面切应力、压力和血流速度在内的血流动力学特征。结果动脉瘤复发组的瘤颈近侧、中心及远侧3个部位的壁面切应力的中位数（范围）分别为3.19（0.92～22.73）、3.19（1.04～23.01）和5.03（1.88～23.06）Pa,在瘤颈远侧端的壁面切应力明显高于瘤颈中心部位和瘤颈近端,差异有统计学意义,P=0.002;未复发组相应的三个部位的切应力分别为5.61（0.96～9.59）、5.55（4.56～7.88）、5.88（4.06～10.75）,差异无统计学意义。复发组及未复发组的瘤颈近侧、中心及远侧的血流速度及压力比较差异均无统计学意义。结论血管内治疗颅内动脉瘤后,局部高壁面切应力与动脉瘤复发有关。     

颅内分叶状动脉瘤的血流动力学数值模拟分析

目的探讨颅内分叶状动脉瘤的血流动力学特点。方法结合DSA三维图像,采用计算流体力学（CFD）有限元方法的软件,对2个（动脉瘤1为侧壁动脉瘤,动脉瘤2为顶端动脉瘤）颅内分叶状动脉瘤的血流动力学进行数值模拟,观察动脉瘤内血流流动模式及血流动力学参数（流速、壁面切应力及压力）。结果①两个动脉瘤的分叶均位于入流动脉的血流高速冲击处和血流涡流处。②在1个心动周期内（0.1～0.8s）,两个分叶状动脉瘤的流速、壁面切应力及压力的最大值均出现在收缩期末的0.2s时刻。分叶状动脉瘤内从分叶发生处到分叶的深部出现了流速、壁面切应力及压力变化梯度,动脉瘤每个分叶的发生处数值最高,分叶的顶端数值最低（接近于0）。两个动脉瘤分叶发生处血流流速、壁面切应力、动压平均值分别为（1.20±0.40）m/s、（8.12±2.44）Pa、（851±508）Pa;分叶深部分别为（0.45±0.20）m/s、（0.64±0.27）Pa、（103±81）Pa,差异均有统计学意义（P〈0.01）。③动脉瘤内壁面切应力和动压变化与血流流速变化呈正相关（r=0.947,P=0.000;r=0.969,P=0.000）。结论颅内分叶状动脉瘤的形成与高速血流的冲击有关;分叶发生处的高流速、高压力、高壁面切应力,可能与分叶的发生和生长有关;分叶深部的低流速、低压力、低壁面切应力,可能与动脉瘤易破裂有关。     

兔颈动脉顶端动脉瘤的血流动力学数值模拟切应力分析

目的探讨颅内顶端动脉瘤的血流动力学特点,分析动脉瘤生长、破裂的机制.方法选取5只兔颈动脉顶端动脉瘤模型,结合医学影像学资料,采用计算流体力学（CFD）有限元方法的软件,对兔颈动脉顶端动脉瘤的血流动力学行数值模拟,并对瘤颈、瘤壁等部位切应力大小随时间变化情况及分布进行分析.结果顶端动脉瘤在整个心动周期里切应力几乎都在迅速变化,变化时程与血流速度的变化时程一致,切应力主要存在于瘤颈,动脉瘤颈入口边界切应力0.21 T达峰值,为0.83 Pa;出口边界切应力0.32 T达峰值,为0.38 Pa;动脉瘤壁切应力接近于0.结论顶端动脉瘤瘤壁切应力是促进动脉瘤生长、扩大的可能原因之一.CFD数值模拟是一种反映动脉瘤血流动力学较好的方法.     

颅内未破裂与破裂动脉瘤血流动力学数值模拟研究

目的应用数值模拟,研究配对颅内术破裂与破裂动脉瘤的血流动力学差异,得出颅内破裂动脉瘤的血流动力学特征。方法选择动脉瘤形态及一般情况相似的颅内未破裂动脉瘤患者（未破裂组）和破裂动脉瘤患者（破裂组）各12例,以三维旋转造影资料进行数值模型的建立,并进行血流动力学特征的分析及比较,主要包括动脉瘤最大壁面切应力、射入流最大流速及宽度、冲击域位置及大小和瘤内血流方式：结果（1）未破裂组最大壁面切应力为（7．2±2．9）Pa、射入流宽度比值为0．28（0．20,0．35）,与破裂组比较：（7．6±3．3）Pa,0．25（0．20,0．36）],差异无统计学意义,P〉0．05;②未破裂组射入流最大流速为（0．63±0．18）m／s,低于破裂组的（0．89±0．29）m／s,差异有统计学意义,P〈0．05;术破裂组的冲击域比值为0．5（0．5,0．6）,高于未破裂组0．2（0．2,0．3）,差异有统计学意义,P〈0．05;S破裂组与未破裂组动脉瘤内的血流方式比较,差异无统计学意义,P〉0．05。结论颅内动脉瘤破裂与动脉熘次载瘤动脉的血流动力学特征有天,颅内破裂动脉瘤较未破裂动脉瘤具有更夫的射入流最大速度和更小的冲击域。     

单层或双层裸金属支架治疗冠状动脉瘤的流体力学分析

目的：使用计算流体力学研究单层或双层裸金属支架治疗冠状动脉瘤（冠脉瘤）的新方法。方法：选取5例瘤体直径不同的冠脉瘤患者，分别置入单层或双层裸金属支架治疗，使用计算流体力学方法构建冠脉瘤模型并模拟单、双层裸金属支架置入过程，分析裸金属支架置入后冠脉瘤内血液动力学参数的变化。结果：在模型1（病例1，瘤体直径4 mm）中，相比无支架状态和双层裸金属支架状态，单层裸金属支架状态时血流速度最低。在模型2至模型5（病例2～病例5）中（瘤体直径6.5～16.0 mm），相比无支架状态和单层裸金属支架状态，双层裸金属支架状态的血流速度最低。在模型1和模型2中，随着裸金属支架依次模拟置入，冠脉瘤壁面压力和切应力呈现出下降趋势。模型3、4和5则表现出随着裸金属支架的依次模拟置入，冠脉瘤壁面压力逐渐上升，切应力则呈现出个体化变化。随访发现5例冠脉瘤均成功封闭且无明显支架内再狭窄。结论：瘤体直径<6.5 mm的冠脉瘤可采用单层裸金属支架覆盖瘤颈，瘤体直径在6.5～16.0 mm之间的冠脉瘤建议采用双层裸金属支架覆盖瘤颈。该技术可有效改变冠脉瘤内血流速度及载瘤动脉血流导向，促进瘤体愈合。     

个体化颅内动脉瘤三维刚性数值模型的壁剪切力

目的研究个体化颅内动脉瘤的三维刚性模型的壁剪切力分布。方法用MIMICS软件读取1例颅内动脉瘤患哲CT血管成像的DICOM数据,进行三维实体重建。应用ANSYS和CFX软件进行三维刚性模型的数值仿真,分析与动脉瘤生长和破裂相关的壁剪切力。结果个体化颅内动脉瘤血流动力学刚性模型,可以直观地模拟动脉瘤壁剪切力的变化过程。血流直接冲击瘤颈区域为高剪切力区（〉3Pa）,最高处达7．92Pa;在冲击瘤颈后,血流开始减速区域为中剪切力区（1．5～3Pa）,低剪切力区（0．5～1．4Pa）主要为血流减速后流经区域,极低剪切力区（〈0．5Pa）主要为瘤顶区,最低处为0．07Pa。在1个心动周期内,动脉瘤壁剪切力与血流速度的变化较一致。结论颅内动脉瘤血流动力学模型可形象地分析动脉瘤壁的剪切力情况,可能为进一步分析动脉瘤的发生、生长及破裂提供理论分析基础。     

颅内后交通动脉动脉瘤栓塞后复发的血流动力学数值模拟分析

目的采用血流动力学数值模拟的方法探讨颅内后交通动脉动脉瘤(PCoA-An)栓塞前后的血流动力学特点及其对栓塞术后复发的影响。方法连续纳入2008年1月—2010年2月行栓塞治疗的PCoA-An患者13例,根据随访的结果将其分为复发组4例和稳定组9例。基于栓塞前后的三维脑血管造影资料建立动脉瘤模型,通过计算流体力学软件,采用有限元算法对术前及术后瘤颈区域的血流动力学特征进行分析,并评价其对动脉瘤复发(2～18个月)的影响。结果栓塞术前,复发组瘤颈区域的收缩峰期壁面切应力(WSS)和血流速度分别为(29±7)Pa和(0.62±0.12)m/s,稳定组分别为(31±12)Pa和(0.85±0.29)m/s,两组比较差异均无统计学意义,P>0.05。栓塞术后,复发组相同区域收缩峰期的WSS和血流速度分别为(48±4)Pa和(0.99±0.09)m/s,与术前比较均明显增高,P<0.05;稳定组分别为(21±12)Pa和(0.57±0.27)m/s,与术前比较均明显降低,P<0.05。栓塞术后,复发组瘤颈区域收缩峰期的WSS和血流速度均明显高于稳定组,差异有统计学意义,P<0.01,P<0.05。结论栓塞PCoA-An后,瘤颈区域存在的高WSS、高血流速度可能是导致术后动脉瘤复发的重要因素。     

载瘤动脉狭窄对颈内-后交通动脉动脉瘤血流动力学影响的初步分析

目的 评价瘤颈近端载瘤动脉狭窄对颈内-后交通动脉动脉瘤血流动力学的影响.方法 回顾性连续纳入2018年1—6月海军军医大学附属第一医院神经外科收治的颅内动脉瘤患者438例,其中颈内-后交通动脉动脉瘤患者74例,排除了未合并载瘤动脉狭窄患者55例,发生载瘤动脉痉挛1例,三维影像资料不全8例,数据无法满足血流动力学分析要求2例,最终纳入合并瘤颈近端(狭窄距动脉瘤颈1 cm以内)载瘤动脉狭窄的颈内-后交通动脉动脉瘤住院患者8例,其中男3例,女5例;年龄49~77岁,平均(63±11)岁.根据患者DSA三维重组后载瘤动脉狭窄形态,将8例患者分为偏心性狭窄组和同心圆性狭窄组,每组4例.构建基于病例特异性的三维动脉瘤模型,采用计算机软件模拟载瘤动脉不同狭窄程度(近端载瘤动脉分别模拟30%、50%、70%、90%四种狭窄程度)和不同狭窄距离(在距离动脉瘤1 cm内的近端载瘤动脉上分别选取2.5、5.0、7.5、10.0 mm四个距离),计算动脉瘤壁面切应力(WSS)和血流速度.采用线性混合效应模型对多水平数据进行分析.结果 (1)对偏心性狭窄组进行分析显示,狭窄距离每增加2.5mm,估计动脉瘤WSS平均降低1.040 Pa,估计狭窄处血流速度平均降低33.333 m/s(均P=0.01);狭窄程度每增加20%,估计动脉瘤WSS平均增加23.988 Pa,估计狭窄处血流速度平均增加0.485 m/s,差异均有统计学意义(均P<0.01).(2)对同心圆性狭窄组进行分析显示,狭窄距离每增加2.5 mm,估计动脉瘤WSS平均降低1.109 Pa,估计狭窄处血流速度平均降低29.412 m/s,差异均有统计学意义(均P<0.01);狭窄程度每增加20%,估计动脉瘤WSS平均增加19.099 Pa,估计狭窄处血流速度平均增加0.524m/s,差异均有统计学意义(均P<0.01).结论 载瘤动脉狭窄程度的增加可导致动脉瘤WSS增大,可能与颈内-后交通动脉动脉瘤进展有关.改善狭窄程度可有效降低动脉瘤WSS,但能否延缓甚至逆转动脉瘤的进展过程尚需进一步随访、验证.     

LVIS支架不同释放方式在颅内宽颈动脉瘤中的应用

目的探讨评估低剖面可视化腔内支撑装置(LVIS支架)"压缩"和"灯笼"释放方式治疗颅内宽颈动脉瘤的安全性及短期疗效。方法回顾性连续纳入2014年12月至2015年10月接受LVIS支架治疗且支架形态发生短缩改变的颅内宽颈动脉瘤患者15例(16个动脉瘤),均经全脑DSA检查明确诊断。"压缩"方式指通过操作使LVIS支架长度比标注释放数值短缩超过5 mm;"灯笼"方式指瘤颈处LVIS支架直径增宽。计算颈内动脉后交通段内支架压缩后金属覆盖率,并于术后即刻及术后3个月评价其安全性及疗效。结果 (1)采用LVIS支架辅助治疗的16个宽颈动脉瘤中后交通动脉瘤8个,眼动脉瘤6个,脉络膜前动脉瘤及大脑中动脉M2分叉梭形动脉瘤各1个;瘤颈1.8~8.0 mm,平均(3.9±1.7)mm;共置入LVIS支架15枚(1枚支架治疗两个动脉瘤者1例);均采用"压缩"方式释放支架,其中4例(4枚)同时并存"灯笼"方式。(2)LVIS支架术后Raymond分级Ⅰ级栓塞10个(62.5%),覆盖的分支动脉术后即刻均通畅。(3)围手术期未发生技术相关出血性和缺血性并发症,支架置入成功率100%(15/15)。(4)颈内动脉后交通段内支架压缩后金属覆盖率为30.3%~38.5%,平均(35.0±2.8)%。(5)15例LVIS支架置入术后患者均经全脑DSA随访3~5个月,平均(3.2±0.5)个月,其中14个动脉瘤达影像学治愈(RaymondⅠ级,87.5%),无动脉瘤复发病例。支架覆盖的所有分支动脉无闭塞,未发生支架内狭窄及载瘤动脉闭塞,总致残率为6.7%(1/15),无死亡病例。结论 LVIS支架通过"压缩"及"灯笼"方式可提高瘤颈金属覆盖率和短期治愈率,同时不影响覆盖的分支动脉。选择适宜病例行"灯笼"方式可能有利于瘤颈处分支动脉的短期保护。