路智文 李司司 張小曦 呂楠 劉建民 黃清海

腦供血?jiǎng)用}粥樣硬化性狹窄與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤具有相似的發(fā)病機(jī)制及危險(xiǎn)因素，且二者共患的發(fā)生率為2.3%～7.0%[1]。該類(lèi)患者同時(shí)面臨著缺血和出血的風(fēng)險(xiǎn)，其治療先后順序與治療手段亦存在不確定性，故明確載瘤動(dòng)脈狹窄與動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系對(duì)于患者的治療意義重大。本研究通過(guò)分析合并載瘤動(dòng)脈狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的臨床資料，初步探討合并載瘤動(dòng)脈狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的因素。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

回顧性連續(xù)納入2016年6 月至2018年12月海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科收治的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤合并載瘤動(dòng)脈粥樣硬化狹窄患者52例，其中男17例，女35例；年齡32～93歲，平均(62±12)歲。根據(jù)動(dòng)脈瘤是否破裂，將52例患者分為破裂組和未破裂組，每組26例。破裂組中男5例，女21例，年齡33～93歲，平均(64±15)歲；未破裂組中男12例，女14例，年齡32～72歲，平均(61±10)歲。本研究方案經(jīng)海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)的審批，患者或其家屬均簽署了知情同意書(shū)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤合并載瘤動(dòng)脈狹窄經(jīng)DSA證實(shí)；(2)囊性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤合并載瘤動(dòng)脈近端狹窄；(3)狹窄距動(dòng)脈瘤1 cm以?xún)?nèi)[2]；(4)狹窄性質(zhì)為動(dòng)脈粥樣硬化。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)梭形、夾層以及假性動(dòng)脈瘤；(2)非動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄，如動(dòng)脈夾層、血管炎等；(3)發(fā)生蛛網(wǎng)膜下腔出血48 h以上，無(wú)法排除載瘤動(dòng)脈痙攣者；(4)后循環(huán)動(dòng)脈瘤、雙側(cè)A1供血的前交通動(dòng)脈動(dòng)脈瘤；(5)三維重組后模型質(zhì)量差，無(wú)法滿(mǎn)足計(jì)算血流動(dòng)力學(xué)分析的需要。

1.2 研究方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

收集兩組患者基線(xiàn)資料，包括年齡、性別、高血壓病、吸煙、糖尿病、腦梗死、是否合并動(dòng)眼神經(jīng)麻痹、是否多發(fā)動(dòng)脈瘤以及患者的三維DSA資料，并進(jìn)行組間比較。對(duì)DSA進(jìn)行三維模型重組，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)模型進(jìn)行處理，獲取合并載瘤動(dòng)脈狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并進(jìn)行組間比較。

高血壓病：既往有高血壓病史，或住院時(shí)符合《中國(guó)高血壓基層管理指南(2014年修訂版)》的診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]。糖尿?。杭韧刑悄虿∈罚蜃≡簳r(shí)符合《中國(guó)2型糖尿病防治指南(2017年版)》的診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]。吸煙：吸煙量≥1支/d且持續(xù)1年以上[5]。腦梗死：有明確的診斷證明或影像學(xué)資料證實(shí)既往發(fā)生過(guò)腦梗死。多發(fā)動(dòng)脈瘤：DSA發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)存在2個(gè)或2個(gè)以上動(dòng)脈瘤。動(dòng)眼神經(jīng)麻痹：排除其他因素外，由后交通動(dòng)脈動(dòng)脈瘤所致的同側(cè)眼瞼下垂或眼外肌麻痹或瞳孔對(duì)光反射遲鈍(消失)。

1.3 三維重組腦血管模型的建立

1.3.1 網(wǎng)格劃分：應(yīng)用ANSYS ICEM 14.0(ANSYS，美國(guó))血流動(dòng)力學(xué)軟件，將模型的各部分進(jìn)行劃分。(1)動(dòng)脈瘤：以動(dòng)脈瘤瘤頸為界；(2)載瘤動(dòng)脈：對(duì)于側(cè)壁型動(dòng)脈瘤，自瘤頸向遠(yuǎn)端取對(duì)應(yīng)血管直徑的1.5倍至近端瘤頸的部分定義為載瘤動(dòng)脈；對(duì)于分叉部動(dòng)脈瘤，自瘤頸向分支血管遠(yuǎn)端取對(duì)應(yīng)血管直徑1.5倍至主干血管末端定義為載瘤動(dòng)脈；(3)狹窄段血管：最狹窄處及其遠(yuǎn)近端各1 mm的正常管徑血管；(4)其他血管：除去動(dòng)脈瘤、載瘤動(dòng)脈、狹窄段血管以外的管壁；(5)入口平面；(6)出口平面。各部分定義完成后將模型劃分為(6～10)×105個(gè)有限元網(wǎng)格。

1.3.2 邊界條件設(shè)定：參照文獻(xiàn)[6]方法，假定血液為層流狀態(tài)下的牛頓液體，血管壁為剛性、無(wú)滑動(dòng)邊界，血管入口血流條件以一名46歲無(wú)既往病史的女性健康志愿者的頸內(nèi)動(dòng)脈經(jīng)顱多普勒超聲檢查所測(cè)量計(jì)算的血流速度波形結(jié)果進(jìn)行設(shè)定，出口條件統(tǒng)一設(shè)定為0 Pa，血液密度(ρ)和黏滯系數(shù)(μ)分別為1 050 kg/m3和0.003 45 Pa·s，每個(gè)心動(dòng)周期0.8 s劃分為800步，每步0.001 s，共模擬兩個(gè)心動(dòng)周期，以獲得較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。

1.4 血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的定義

本研究納入的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)包括：(1)均一化壁面切應(yīng)力(wall shear stress，WSS)，即通過(guò)計(jì)算動(dòng)脈瘤WSS與載瘤動(dòng)脈WSS之比以消除不同個(gè)體間的差異，WSS與血液黏稠度、血流量成正比，與管徑成反比[6]；(2)低壁面切應(yīng)力面積比(percentage of low wall shear stress area，LSA)，即動(dòng)脈瘤壁上低于10%載瘤動(dòng)脈的平均WSS區(qū)域所占動(dòng)脈瘤壁面積的百分比[7]。

1.5 形態(tài)學(xué)參數(shù)定義和計(jì)算

1.5.1 形態(tài)學(xué)參數(shù)定義：(1)動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比，即瘤頸平面至瘤頂?shù)淖畲缶嚯x與載瘤動(dòng)脈直徑平均值的比[8]；(2)動(dòng)脈瘤的縱橫比，即瘤頸平面至瘤頂?shù)拇怪备叨扰c瘤頸大小的比值[8]；(3)狹窄程度，即以“(1-最狹窄處血管橫截面積)/近端正常直血管橫截面積”作為狹窄程度，比值25%～<50%為輕度狹窄，50%～<70%為中度狹窄，≥70%為重度狹窄[9-10]；(4)狹窄距離是指載瘤動(dòng)脈最狹窄處至動(dòng)脈瘤近端瘤頸的距離。

1.5.2 形態(tài)學(xué)參數(shù)計(jì)算：為消除測(cè)量誤差，動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比及動(dòng)脈瘤縱橫比的獲取首先通過(guò)GEOMAGIC STUDIO 2012(Geomagic，美國(guó))對(duì)動(dòng)脈瘤模型進(jìn)行剪裁，得到動(dòng)脈瘤瘤體、瘤頸平面、載瘤血管出入口截面，再以Matlab 7.0(MathWorks，美國(guó))進(jìn)行計(jì)算。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 基線(xiàn)資料比較

破裂組女性患者比例高于未破裂組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，余基線(xiàn)資料的組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見(jiàn)表1。

2.2 影像學(xué)特征及狹窄程度比較

52例患者中，大腦中動(dòng)脈瘤8例(15.4%)，前交通動(dòng)脈動(dòng)脈瘤(對(duì)側(cè)A1缺如)1例(1.9%)，頸內(nèi)-脈絡(luò)前動(dòng)脈瘤2例(3.8%)，頸內(nèi)動(dòng)脈末段動(dòng)脈瘤1例(1.9%)，頸內(nèi)-后交通動(dòng)脈動(dòng)脈瘤40例(76.9%)。兩組患者載瘤動(dòng)脈狹窄程度的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

2.3 血流動(dòng)力學(xué)及形態(tài)學(xué)參數(shù)比較

破裂組均一化WSS低于未破裂組，LSA和動(dòng)脈瘤的縱橫比大于未破裂組，組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)；兩組狹窄距離、動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比以及狹窄程度水平的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見(jiàn)表3。

表1 兩組合并載瘤動(dòng)脈狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者基線(xiàn)資料比較

注：a為t值，b為χ2值

表2 兩組合并載瘤動(dòng)脈狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者載瘤動(dòng)脈狹窄程度比較[例(%)]

3 討論

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的破裂與動(dòng)脈瘤本身的形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)因素密切相關(guān)，但對(duì)于合并載瘤動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者，該類(lèi)因素是否仍適用需要驗(yàn)證。因此，本研究以合并載瘤動(dòng)脈粥樣硬化狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者為研究對(duì)象，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)、形態(tài)學(xué)參數(shù)以及狹窄程度和距離進(jìn)行分析，初步探討載瘤動(dòng)脈的狹窄特征對(duì)動(dòng)脈瘤破裂的影響。

有研究顯示，在腦供血?jiǎng)用}粥樣硬化狹窄合并顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者中，女性患病率更高[1]，可能由于女性患者顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的發(fā)生率更高[11]。Korja等[12]研究表明，女性是動(dòng)脈瘤破裂出血的危險(xiǎn)因素。存在這種性別差異可能與妊娠和分娩等因素相關(guān)，尤其多次分娩時(shí)血流動(dòng)力學(xué)變化和氧化應(yīng)激可致血管壁薄弱[13]。本研究單因素分析結(jié)果顯示，動(dòng)脈瘤破裂組女性患者比例高于未破裂組(P<0.05)，與既往研究結(jié)果一致。

血流動(dòng)力學(xué)與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂出血密切相關(guān)。有研究表明，低WSS與動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)[14]，而Cebral等[15]認(rèn)為高WSS與動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)。研究顯示，LSA較大與動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)[6]。但在計(jì)算LSA時(shí)需對(duì)載瘤動(dòng)脈進(jìn)行界定，由于狹窄處的載瘤動(dòng)脈WSS會(huì)明顯增高，參照文獻(xiàn)[6]對(duì)載瘤動(dòng)脈的界定方法可能導(dǎo)致狹窄距離較近患者的載瘤動(dòng)脈平均WSS升高，從而使動(dòng)脈瘤LSA降低，故本研究將載瘤動(dòng)脈近端確定為近端瘤頸處[7]。本研究結(jié)果顯示，與未破裂組比較，破裂組動(dòng)脈瘤均一化WSS更低而LSA更大，提示血流停滯和復(fù)雜的流場(chǎng)在動(dòng)脈瘤破裂中發(fā)揮作用，但本研究納入的動(dòng)脈瘤并非位于同一部位，而不同部位動(dòng)脈瘤的血流動(dòng)力學(xué)可存在差異[16]，故WSS和LSA對(duì)單一部位動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的研究可能更有意義。

動(dòng)脈瘤的縱橫比、動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比等形態(tài)學(xué)參數(shù)也與動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)，其中動(dòng)脈瘤的縱橫比與血流動(dòng)力學(xué)相關(guān)，在動(dòng)脈瘤破裂中起重要作用[8]。動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比是一個(gè)綜合參數(shù)，該比值較大的動(dòng)脈瘤可能具有更復(fù)雜的流場(chǎng)和更低的WSS[17]。本研究結(jié)果顯示，破裂組患者動(dòng)脈瘤的縱橫比大于未破裂組(P<0.05)，但動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，提示較高的動(dòng)脈瘤縱橫比值可能與動(dòng)脈瘤破裂有關(guān)，而載瘤動(dòng)脈狹窄可直接影響動(dòng)脈瘤瘤體與載瘤血管的直徑比，并且與狹窄程度成正比[8]，故對(duì)于載瘤動(dòng)脈狹窄患者采用瘤體與載瘤血管的直徑比可能不適用于動(dòng)脈瘤破裂因素的研究。

為避免平面觀(guān)測(cè)時(shí)不同觀(guān)測(cè)角度對(duì)狹窄程度判斷的影響，本研究采用計(jì)算機(jī)軟件測(cè)量最狹窄處的血管橫截面積，使血流動(dòng)力學(xué)隨狹窄程度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系更為精確。同時(shí)為避免動(dòng)脈向遠(yuǎn)端延伸時(shí)管徑自然變細(xì)，故將血管狹窄程度≥25%為納入標(biāo)準(zhǔn)，并界定狹窄段血管為最狹窄處及其遠(yuǎn)近端各1 mm的正常管徑血管，以確保狹窄所致的血流動(dòng)力學(xué)變化能夠作用至鄰近動(dòng)脈瘤[2]。

載瘤動(dòng)脈狹窄可通過(guò)改變局部血流動(dòng)力學(xué)而影響動(dòng)脈瘤。Cho等[18]認(rèn)為，狹窄同側(cè)血管動(dòng)脈瘤發(fā)生率明顯低于對(duì)側(cè)血管，提示狹窄對(duì)同側(cè)動(dòng)脈瘤可能起保護(hù)作用。而Antonov等[19]對(duì)69例大腦中動(dòng)脈瘤患者進(jìn)行研究，表明載瘤動(dòng)脈狹窄程度及狹窄距離是動(dòng)脈瘤破裂的危險(xiǎn)因素。關(guān)于血流動(dòng)力學(xué)的研究表明，狹窄程度、狹窄距離可影響分叉部動(dòng)脈瘤的WSS，因受到狹窄處出射流沖擊，瘤壁WSS隨狹窄程度的增加和距離的減小而升高[20]。Meng等[21]認(rèn)為，增高的WSS可通過(guò)介導(dǎo)瘤壁破壞性重塑而致動(dòng)脈瘤破裂。但本研究?jī)山M狹窄距離、狹窄程度的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，未顯示二者與動(dòng)脈瘤破裂的關(guān)系，提示動(dòng)脈瘤WSS可能還受其他因素影響。動(dòng)脈瘤部位及狹窄處出射流方向是不容忽視的兩個(gè)因素，后者不僅受動(dòng)脈瘤入射角的影響，還受載瘤動(dòng)脈狹窄形態(tài)的影響。

表3 兩組合并載瘤動(dòng)脈狹窄的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者血流動(dòng)力學(xué)及形態(tài)學(xué)參數(shù)比較

注：WSS為壁面切應(yīng)力，LSA為低壁面切應(yīng)力面積比，SR為瘤體與載瘤動(dòng)脈的直徑比，AR為動(dòng)脈瘤的縱橫比；a為Z值，b為t值

本研究與Antonov等[19]的研究結(jié)果不一致主要由于納入標(biāo)準(zhǔn)存在不同，后者通過(guò)連續(xù)收集69例大腦中動(dòng)脈瘤患者，測(cè)量大腦中動(dòng)脈M1段最狹窄處橫截面積與M1近端橫截面積的比值得到狹窄程度，其均為輕度狹窄，個(gè)別患者狹窄程度甚至<10%。本研究結(jié)合了二維腦血管造影及三維重組進(jìn)行判讀，納入患者均明確合并載瘤動(dòng)脈狹窄，狹窄程度從輕度至重度不等。Antonov等[19]對(duì)納入的69例患者大腦中動(dòng)脈M1段進(jìn)行測(cè)量，顯示其存在一定程度的狹窄，但并不能準(zhǔn)確反映載瘤動(dòng)脈局部是否存在動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄。當(dāng)動(dòng)脈向其末端延伸時(shí)，血管直徑會(huì)逐漸變細(xì)，對(duì)于發(fā)出早期顳支的大腦中動(dòng)脈M1段而言，這種變化更為明顯，而此時(shí)測(cè)量得到的管徑變小可能會(huì)被誤認(rèn)為是輕度同心圓性狹窄。此外，在三維重組過(guò)程中去除骨質(zhì)的同時(shí)，會(huì)不可避免地造成局部血管管徑測(cè)量值減小，出現(xiàn)狹窄程度被夸大。上述因素均可能對(duì)Antonov等[19]的研究結(jié)果產(chǎn)生影響。

綜上，本研究在對(duì)瘤頸近端載瘤動(dòng)脈狹窄合并顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂因素的初步觀(guān)察中發(fā)現(xiàn)，女性、高LSA、高動(dòng)脈瘤縱橫比以及低均一化WSS可能對(duì)動(dòng)脈瘤破裂有影響，由于本研究樣本量較小，考慮檢驗(yàn)效能偏低故未進(jìn)一步行多因素Logistic回歸分析，未來(lái)可擴(kuò)大樣本量對(duì)合并載瘤動(dòng)脈狹窄顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的影響因素進(jìn)行探討。本研究未將合并載瘤動(dòng)脈狹窄的動(dòng)脈瘤患者與載瘤動(dòng)脈正常的動(dòng)脈瘤患者進(jìn)行對(duì)照研究，且未對(duì)同一部位動(dòng)脈瘤進(jìn)行觀(guān)察。因此，未來(lái)可針對(duì)這些方面開(kāi)展相關(guān)研究，本研究結(jié)果尚待大樣本或多中心研究進(jìn)行驗(yàn)證。