尺寸比及子囊形成对颅内镜像动脉瘤破裂的影响_唐晓宇.pdf

论著 收稿日期 基金项目 国家自然科学基金面上项目（）；江苏省自然基金面上项目（）作者简介 唐晓宇（），男，江苏苏州人，南京医科大学附属苏州医院副主任医师，医学博士，从事脑血管疾病诊治研究。通信作者。：尺寸比及子囊形成对颅内镜像动脉瘤破裂的影响唐晓宇，文立利，吴琪，张鑫（中国人民解放军南京军区南京总医院神经外科，江苏 南京 ）摘要目的 探讨颅内镜像动脉瘤的形态学及血流动力学特征及其对动脉瘤破裂的影响。方法 回顾性分析颅内镜像动脉瘤 例 枚动脉瘤的数字减影血管造影资料，采用计算流体动力学模拟。收集动脉瘤 个形态学参数和个血流动力学参数。比较破裂动脉瘤与未破裂动脉瘤各参数的差异，采用多因素 回归分析法确定动脉瘤破裂的危险因素。采用受试者工作特征（，）曲线分析各参数预测动脉瘤破裂的曲线下面积（，）和阈值。结果 破裂组动脉瘤形状不规则、子囊形成发生率多于未破裂组，最大径、高度、宽度、最大深度、瓶颈因子（，）、纵横比（，）、尺寸比（，）、高宽比（，）、深宽比（，）大于未破裂组，平均壁面剪切力、标准化壁面剪切力小于未破裂组，差异有统计学意义（）；组位于分叉部、瘤颈宽度、载瘤动脉直径（，）、流入角、最大壁面剪切力、平均震荡剪切指数、载瘤动脉壁面剪切力差异无统计学意义（）。多因素 回归分析结果显示，和子囊形成是动脉瘤发生破裂的危险因素。分析结果显示，最大径、高度、最大深度和 具有较高的 值分别为 、和 。结论 破裂的颅内镜像动脉瘤更多见于不规则形态与子囊形成的动脉瘤，并具有较大的最大径、高度、宽度、最大深度、与较小的平均壁面剪切力、标准化壁面剪切力，其中 及子囊形成是颅内镜像动脉瘤破裂的危险因素。关键词颅内动脉瘤；形态学；血流动力学 ：中图分类号 文献标志码 文章编号 （），（，），（）（），（），（），第 卷第期 年月河北医科大学学报 （），（），（）（），（）（），（），（），（），（）（）（），；颅内动脉瘤在人群中的发病率为，动脉瘤破裂导致的蛛网膜下腔出血具有较高致死率和致 残 率（第年 病 死 率 为，致 残 率 为）。但是，只 有 动 脉 瘤 会 发 生 破裂，因此动脉瘤破裂风险的评估对临床决策至关重要。研究表明，年龄、高血压病史、既往蛛网膜下腔出血病史、动脉瘤位置与动脉瘤破裂有关。此外，包括动脉瘤尺寸、不规则形态、纵横比（高瘤颈宽）及高宽比（高宽）等在内的数个形态学参数也可能导致动脉瘤的破裂，如今通过计算流体动力学（，）模拟方式得出的血流动力学参数在评估动脉瘤破裂风险时也体现出重要的价值。颅内镜像动脉瘤是指一类发生在颅内双侧对称位置上的动脉瘤，通过配对分析，包括性别、年龄、种族、吸烟史、高血压病史等在内的个体偏倚可被消除，其能为研究动脉瘤的发生、发展及破裂提供一种理想的模型。本研究通过分析发生破裂的颅内镜像动脉瘤 例的形态学和血流动力学特征，探讨与动脉瘤破裂相关的形态学及血流动力学特征。资 料 与 方 法一般资料回顾性连续纳入 年月 年 月南京医科大学金陵临床医学院东部战区总医院神经外科收治的患有颅内镜像动脉瘤患者。纳入标准：年月 年 月就诊于本中心的颅内动脉瘤患者；经头颅 检查发现动脉瘤性蛛网膜下腔出血，数字减影血管造影（，）检查确诊为颅内镜像动脉瘤且发生一侧破裂。排除标准：未发生颅内出血的患者；合并其他颅内疾病患者；临床、影像资料不全或影像资料质量差，无法进行分析的患者。共 例镜像动脉瘤患者排除 例未出血者，再排除例合并患有其他颅内疾病者和 例临床或影像学资料不完整的患者，最终纳入镜像动脉瘤患者 例 枚动脉瘤。男性例，女性 例，年龄 岁，平均（）岁，枚动脉瘤分 为 破 裂 和未 破 裂组。所有患者均接受 检 查 并 通 过 （，）工作站重建获得三维图像，动脉瘤及其周围血管 构 筑 模 型 以 格 式 输 出，然 后 通 过 软件（，）进行处理（切割、平滑等）后存储。资料收集形态学特征通过 工作站收集了 个形态学参数，包括位置、不规则形态、子囊形成、最大径、瘤 颈 宽 度、最 大 深 度、高 度、宽 度、高 宽 比（，）、深 宽 比（，）、瓶颈因子（，）、纵横比（，）、载瘤动脉直径（，）、尺寸比（，）和流入角。不规则形态：动脉瘤呈分叶或多叶状（突出部分 母动脉瘤）；子囊形成：瘤样突起部分 母动脉瘤。参数定义遵照 等 的方法，最大径：瘤颈平面至瘤顶的最大距离；瘤颈宽度：瘤颈平面的最大径；最大深度：瘤颈平面中心点至瘤顶的最大径；高度：瘤颈平面至瘤顶的垂直距离；宽度：垂直于高度的最大径；高度宽度；最大深度宽度；宽度瘤颈宽度；高度瘤颈宽度；最大深度，河 北 医 科 大 学 学 报第 卷第期 测定方法是取靠近瘤颈部的血管横截面直径（）和离动脉瘤颈部倍 距离处的横截面直径（）两者的平均值。（）（）（）（）。具体测量方式见图。各参数取平均值后行统计分析。图形态学参数的定义分叉部动脉瘤；侧壁型动脉瘤 血流动力学特征将每个动脉瘤 模型导入 软件中进行网格划分，创建 万 万个网格。使用 软件在脉动流条件下使用不可压缩 方程进行数值求解。以正常个体的经颅多普勒超声测量得到的脉冲速度波形作为入口边界条件，脉动条件下对血流波形进行缩放，使颈内动脉入口平均流速 ，出口模型为开放边界条件。血流假设为不可压缩的牛顿流体，其密度为 ，黏度为 。模型边界设定为无滑移的刚性壁。将 的完整心动周期划分为 的时间步长进行数值模拟。模拟个循环以得到稳态并取最后一个结果作为输出。通过 模拟计算平均壁面剪切力（，）、最大壁面剪切力（，）、载瘤动脉平均壁面剪切力（，）、标 准 化 平 均 壁 面 剪 切 力（，）和平均震荡剪切指数（，）个血流动力学参数。为整个动脉瘤体壁面剪切力的平均值，是反映一个心动周期中 方向变化的无量纲参数，同样使用瘤体面积进行平均。统计学方法应用 统计软件分析数据。计量资料比较采用配对检验。计数资料比较采用 检验。采用多因素 回归分析方法确定动脉瘤破裂的危险因素。各参数进行受试者工作特征（，）曲线，分析各参数的曲线下面积（，），同时计算最佳敏感度和特异度的阈值。为差异有统计学意义。结果基线特征共有蛛网膜下腔患者 例共 枚镜像动脉瘤纳入研究，其中 分级级患者 例，级患者 例。有饮酒习惯 例（）。既 往 有 高 血 压 病 史 例（），冠心病史例（）。动脉瘤破裂发生于左侧 例（），右侧 例（）。形态学和血流动力学特征破裂组动脉瘤形状不规则、子囊形成发生率多于未破裂组，最大径、高度、宽度、最大深度、大于未破裂组，、小于未破裂组，差异有统计学意义（）；组位于分叉部、瘤颈宽度、流入角、差异无统计学意义（）。见表。表组形态学及血流动力学因素比较 （，）组别位于分叉部（例数，）动脉瘤形态（例数，）不规则规则子囊形成（例数，）最大径（）高度（）宽度（）破裂（）（）（）（）未破裂（）（）（）（）值 值 组别瘤颈宽度（）最大深度（）破裂 未破裂 值 值 河 北 医 科 大 学 学 报第 卷第期表（续）组别 流入角 破裂 未破裂 值 值 回归分析以颅内动脉破裂（破裂，未破裂）为因变量，以动脉瘤形状（不规则，规则）、子囊形成（是，否），最大径（连续变量）、高度（连续变量）、宽度（连续变量）、最大深度（连续变量）、（连续变量）、（连续变量）、（连续变量）、（连续变量）、（连续变量）、（连续变量）、（连续变量）为自变量，进行多变量 回归分析，结果显示，和子囊形成是颅内动脉瘤破裂的危险因素。见表。曲线分析将表中差异有统计学意义的参数进行 分析计算 值，其中最大径、高度、最大深度和 具有较高的 值分别为 、和 。见表，图。表多因素 回归分析结果 变量回归系数标准误 值值 值 子囊形成 表各参数的预测价值 参数 阈值（）敏感度特异度准确度不规则形态 子囊形成 最大径 高度 宽度 最大深度 图各参数的 曲线 讨论颅内动脉瘤破裂风险评估对临床决策和预防卒中至关重要。选择镜像动脉瘤作为研究对象并通过配对分析的方法可以消除因患者个体差异（如性别、年龄、种族、吸烟、慢性病史等）引起的内部偏倚，可作为研究动脉瘤自身因素导致其发生破裂相关因素的良好模型。形态学特征不规则形态被认为是颅内动脉瘤破裂最重要的预测因子，是近年来被研究最多的一个危险因素 ，主要表现为子囊形成和（或）动脉瘤呈分叶状，动脉瘤的分叶形态可视为子囊形成的下一个阶段。等 研究了不同大小和位置的动脉瘤中不规则形态或分叶状动脉瘤与破裂状态之间的关系，发现子囊通常在高 的区域形成，但伴有低 和高 特征的子囊可能会加速动脉瘤破裂的过程。等 发现，子囊的存在并不是动脉瘤发生破裂的预测因素，但发现有子囊的动脉瘤破裂发生率明显高于无子囊动脉瘤，且子囊形成是动脉瘤破裂的危险因素，因此对于有河 北 医 科 大 学 学 报第 卷第期子囊形成的动脉瘤应给予高度重视。等 研究发现，动脉瘤的大小和位置是其破裂的有效预测因素，临界尺寸为。等 也发现动脉瘤的大小在颅内多发动脉瘤破裂中是最重要的预测因子，发现颅内多发动脉瘤中尺寸最大的动脉瘤最容易发生破裂。本研究结果显示，破裂组动脉瘤尺寸明显大于未破裂组，破裂组中（）的动脉瘤，而未破裂组只有（）动脉瘤。有研究认为 和 是动脉瘤发生破裂的阈值 。本研究结果显示，最大径的阈值为 。除此之外，其他反映动脉瘤体积的参数如高度、宽度和最大深度均被证实与动脉瘤的破裂相关。在既往研究中，流入角也被认为是侧壁型动脉瘤破裂的重要判别因素，但本研究破裂组和未破裂组流入角差异无统计学意义，这可能与本研究中动脉瘤多位于血管分叉部有关，分叉部的动脉瘤 涉 及 多 支 血 管，血 流 动 力 学 较 侧 壁 型 更 复杂。本研究结果显示，是动脉瘤破裂的一个有效的预测因子，值越高代表动脉瘤体积越大且流出道越小，这限制了血液自动脉瘤内快速流出，导致瘤腔内形成多个涡流，加速了血管内皮细胞的变性，导致动脉瘤发生破裂。先前的研究中，包括 在内的数个二维参数与基底动脉尖动脉瘤破裂的高风险独立相关 。本研究中 和也可以预测动脉瘤破裂。但 和均高度依赖于动脉瘤测量的方法学，这降低了其结果的有效性。值同时涉及动脉瘤的几何形状及载瘤血管的直径，值越高，表明动脉瘤越大和（或）载瘤动脉越细，鉴于所有这些动脉瘤都对称地位于颅内动脉的同一段，动脉瘤越大则其瘤壁越菲薄，根据拉普拉斯定律，在相同的压力下，表面积越大的动脉瘤其壁面张力越大。更薄的壁和更大的壁面张力使 成为动脉瘤破裂的可靠预测指标。有研究发现，的阈值分别为、，本研究 阈值为 ，且发现 为动脉瘤破裂的危险因素 。血流动力学特征 数值模拟方法可对、低剪切力面积占比和相对滞留时间等诸多血流动力学参数进行研究，其中对 和 的研究最为广泛。研究发现较低的 与动脉瘤破裂状态显著相 关 。等 认 为 显著降低是预测大脑中动脉动脉瘤破裂最可靠的参数。然而，一些研究却得出了相反的结论，等 发现破裂动脉瘤 值高于未破裂动脉瘤。等 认为，高 和低 均可促进动脉瘤生长和破裂。等 研究也发现，低 和高 共同在动脉瘤的自然史中发挥作用。本研究结果显示，破裂动脉瘤 高于未破裂动脉瘤。因此，认为动脉瘤的形态特征，如动脉瘤颈宽度、流入角度等也可能使动脉瘤内 出现大小与分布的不同，动脉瘤的几何形态和血流模式的相互作用同时促进了动脉瘤的破裂。与之前 的研究结果一致。本研究观察到低 区域不均匀地分布在于动脉瘤体或顶部，是动脉瘤生长和破裂的常见发生部位。是指个心动周期内 方向的改变，伴随着 角度及方向的不同，值变大。等 比较了 个破裂动脉瘤和未破裂动脉瘤的血流动力学参数，发现破裂动脉瘤形状越不规则，血流速度更快，更高，同时伴有更剧烈的血流方向变化，但本研究中 并没有发现显著的差异，这可能与纳入标准和病例数量相对较少有关。综上所述，破裂的颅内镜像动脉瘤更多见于具有不规则形态与子囊形成的动脉瘤，并具有较大的最大 径、高 度、宽 度、最 大 深 度、与较小的、，其中 及子囊形成是颅内镜像动脉瘤破裂的危险因素，各因素的预测能力仍需要通过更大规模的研究来确定。参考文献 ，：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，？，（）：，：，（）：，（）：，：，河