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编号:222445
颅内动脉瘤的数值模拟研究现状和进展
http://www.100md.com 2018年4月12日 中西医结合心脑血管病杂志 2018年第5期
弹簧圈,内皮细胞,造影,1数值模拟研究颅内动脉瘤发病机制,2数值模拟在动脉瘤临床治疗中的应用,3小结
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    颅内动脉瘤破裂导致蛛网膜下隙出血具有极高的致死率和致残率[1-2]。尽管国内外对动脉瘤的发病机制研究多年,在研究方法上取得较大进步,但对于其明确的形成过程存在争议。随着医学影像学和影像诊断技术进步,越来越多颅内未破裂动脉瘤检测发现。由于颅内动脉瘤年破裂率为1%~2%[3-5],既往凭经验治疗易造成过度医疗。如何评估其破裂风险、选择恰当的治疗时机与合适的治疗手段,成为国内外神经科医生共同面临的挑战。

    动脉瘤的发生、发展和破裂与动脉壁病理性重塑有关,是生物化学和生物力学因素之间复杂的相互作用过程。涉及各种酶和相关蛋白质退化、炎症和修复,它们在动脉壁的表达受血流动力学因素影响。血流对管壁机械应力变化,可改变内皮细胞的功能,损伤内皮细胞结构的完整性,并影响血液中各种细胞与内皮细胞之间酶的转运。在血流动力学参数中,壁面切应力(wall shear stress,WSS)可敏感地作用于内皮细胞已广泛研究。Nixon等[6]综述中明确WSS在颅内动脉瘤和动脉硬化中的作用。

    由于颅内血管走行复杂且被颅骨包裹,现有医学检查手段均难以精准定位动脉瘤位置进行在体血流动力学监测。基于影像学计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟分析以其经济、快捷的特点,成为目前检测颅内动脉瘤血流动力学的重要方法。随着医学影像技术发展,高清的血管造影图像通过计算机可转换为三维模拟几何数据并直观表现,因此,基于动脉瘤实体形态的数值模拟技术一直在进步[7-9]。CFD数值模拟分析病人颅内动脉瘤血管造影图像的具体过程如图1所示。

    图1CFD数值模拟分析病人颅内动脉瘤血管造影图像流程图

    阐明参与动脉瘤发病机制的血流动力学因素,为动脉瘤的生长与破裂提供较好的理解和诊断。介入栓塞治疗的效果亦可通过分析动脉瘤内血流动力学改变评价。数值分析的血流预测可为介入治疗计划提供依据。目前国内数值模拟技术尚未推广,大多数医院不能测量颅内动脉瘤血流动力学,对动脉瘤破裂风险的评估仅凭经验判断。对疾病的诊疗决策,医生的任何经验不足成为依据。现根据颅内动脉瘤的发生、发展和破裂及不同手术方法进行论述,探讨影响动脉瘤的主要血流动力学因素和数值模拟技术在其中的应用。

    1 数值模拟研究颅内动脉瘤发病机制 ......

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