血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)中破裂的價(jià)值

袁璞,徐瀚,聶文臣,高明明,朱宗錦,劉保華,劉厚強(qiáng)

(徐州醫(yī)科大學(xué)附屬宿遷醫(yī)院神經(jīng)外科,江蘇宿遷223800)

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂是造成自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血的主要原因,占70%～85%[1]。開顱動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)是治療顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的重要方法,然而術(shù)中可能存在動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn),造成預(yù)后不良[2]。既往研究顯示,動(dòng)脈瘤的形態(tài)、血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)、瘤壁炎癥和某些臨床因素(性別、年齡、高血壓史、吸煙史和絕經(jīng)史)是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤術(shù)中破裂的危險(xiǎn)因素[3]。血流動(dòng)力學(xué)在評(píng)估動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)中的具體作用尚不清楚,例如壁面切應(yīng)力(wall shear stress,WSS)是否會(huì)增加破裂風(fēng)險(xiǎn),既往研究結(jié)論并不一致[4]。本文探討血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)中破裂的價(jià)值,旨在為臨床診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2015年1月至2019年1月收治的夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂患者48例(破裂組)。納入標(biāo)準(zhǔn):①CTA或DSA證實(shí)為顱內(nèi)動(dòng)脈瘤;②臨床資料完整;③均行開顱夾閉術(shù)治療。排除標(biāo)準(zhǔn):①顱內(nèi)多發(fā)動(dòng)脈瘤;②麻醉或者開顱過(guò)程中發(fā)生動(dòng)脈瘤破裂;③合并腦腫瘤或非動(dòng)脈瘤性腦血管疾病。其中,男性20例,女性28例;年齡34～65歲,平均年齡(56.32±6.32)歲。以同期行顱內(nèi)動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)中未破裂的48例患者為對(duì)照(未破裂組),除術(shù)中動(dòng)脈瘤未破裂外,其余納入和排除標(biāo)準(zhǔn)均與破裂組一致。未破裂組中,男性19例,女性29例;年齡36～63歲,平均年齡(56.01±4.19)歲。

1.2 血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)

收集患者術(shù)前CT血管成像圖,采用流體力學(xué)工作站(型號(hào)Dell Precision 7510 Workstation,美國(guó)Dell)分析血流動(dòng)力學(xué),用Autodesk Meshmixer軟件對(duì)圖片進(jìn)行平滑和細(xì)化處理,隨后將圖導(dǎo)入ANSYS ICEM CFD 14.0軟件,定義血管樹感興趣區(qū)域:瘤體部分、載瘤血管部分、其他血管部分、入口和出口平面。隨后劃分有限元網(wǎng)格(100～150萬(wàn)),將結(jié)果繼續(xù)導(dǎo)入ANSYSCFX-Pre 14.0軟件,定義血管壁邊界條件和血流的流體性質(zhì)等。最后用ANSYS CFXSolver 14.0軟件獲得血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。共模擬三個(gè)心動(dòng)周期,將最后一個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行分析。本研究分析以下5個(gè)參數(shù):①WSS:血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)作用于血管表面的摩擦力,該指標(biāo)與動(dòng)脈瘤發(fā)生、生長(zhǎng)和破裂密切相關(guān)[5];②低壁面切應(yīng)力面積比(percentage of low WSS area,LSA):動(dòng)脈瘤壁上低于10%載瘤動(dòng)脈平均WSS的區(qū)域占整個(gè)動(dòng)脈瘤壁面積的比值;③剪切震蕩指數(shù)(oscillatory shear index,OSI):用于評(píng)價(jià)心動(dòng)周期中WSS的方向變化;④相對(duì)阻滯時(shí)間(relative residence time,RRT):反映血流在血管壁周圍停滯的時(shí)間,可認(rèn)為綜合反映WSS和OSI;⑤血管壁平均壓力(pressure average,PA)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;計(jì)量資料用x±s表示,數(shù)據(jù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料比較采用χ2卡方檢驗(yàn)。夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂影響因素分析采用Logistic回歸分析;采用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)分析血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)術(shù)中動(dòng)脈瘤破裂的價(jià)值,計(jì)算曲線下面積(area under curve,AUC)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 臨床特征比較

兩組患者臨床特征比較見表1。破裂組瘤體頸比值、WSS和OSI均高于未破裂組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),而兩組患者年齡、性別、合并高血壓、糖尿病、吸煙史、腦動(dòng)脈硬化、動(dòng)脈瘤位置、瘤頸寬度、瘤體垂直高度、LSA、RRT及PA比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂影響因素分析

對(duì)多項(xiàng)臨床特征、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)因素及血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行單因素分析,結(jié)果顯示夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂與瘤體頸比值(P=0.001)、WSS(P=0.005)以及OSI(P=0.000)有關(guān),見表1。多因素Logistic回歸分析結(jié)果顯示,瘤體頸比值、WSS及OSI是夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立影響因素,見表2。

表1 兩組患者臨床特征比較

表2 夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂Logistic多因素分析

2.3 血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的價(jià)值

ROC曲線分析顯示,OSI、WSS和瘤體頸比值預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂的AUC分別為0.880(95%CI:0.701～0.923,P＜0.05)、0.821(95%CI:685～0.869,P＜0.05)、0.732(95%CI:0.624～0.798,P＜0.05),顯示其預(yù)測(cè)價(jià)值較好(圖1)。當(dāng)OSI、WSS、瘤體頸比值三個(gè)指標(biāo)聯(lián)合時(shí),AUC可提高至0.912(95%CI:0.755～0.972,P＜0.05)。

圖1 各指標(biāo)預(yù)測(cè)夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的ROC曲線

3 討 論

隨著神經(jīng)外科技術(shù)的不斷發(fā)展,夾閉術(shù)中動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)明顯降低,但是夾閉術(shù)中對(duì)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)和評(píng)估仍是臨床關(guān)注的重點(diǎn),對(duì)指導(dǎo)手術(shù)操作和減少手術(shù)并發(fā)癥有著重要意義。影響顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的因素較多,包括動(dòng)脈瘤形態(tài)、血流動(dòng)力學(xué)和組織病理學(xué)等因素[3,6]。本研究結(jié)果顯示,瘤體頸比值、WSS和OSI是夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立影響因素。

形態(tài)學(xué)因素是影響動(dòng)脈瘤發(fā)展和破裂的重要因素。瘤體頸比值是動(dòng)脈瘤體積與瘤頸的比值。既往研究發(fā)現(xiàn),瘤體積越大,瘤頸越窄,流入動(dòng)脈瘤內(nèi)的血液越緩慢,而低速血流易引起動(dòng)脈瘤破裂[7]。本研究未發(fā)現(xiàn)瘤頸寬度、瘤垂直高度與瘤體破裂有關(guān),與吳俊等報(bào)道一致[8]。而陳麗芳等[9]發(fā)現(xiàn),最大瘤體瘤深/載瘤動(dòng)脈直徑是前交通動(dòng)脈微小動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,可較為準(zhǔn)確地判斷動(dòng)脈瘤狀態(tài)。研究結(jié)果的差異可能與動(dòng)脈瘤的位置及大小有關(guān)。血流動(dòng)力學(xué)因素與動(dòng)脈瘤發(fā)生、發(fā)展及破裂密切相關(guān)[10]。本研究分析了WSS、LSA、OSI、RRT以及PA共五個(gè)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),結(jié)果顯示,WSS和OSI是夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立影響因素。WSS是血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)作用于血管表面的摩擦力,WSS越大,瘤體破裂的風(fēng)險(xiǎn)越高。高WSS可以損傷血管內(nèi)皮,使內(nèi)彈力層斷裂,促發(fā)血管重塑和退行性變,該指標(biāo)與動(dòng)脈瘤發(fā)生、生長(zhǎng)和破裂密切相關(guān)[5]。另外,低WSS也可能與動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān),低WSS可導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化性炎癥浸潤(rùn)和瘤壁結(jié)構(gòu)破壞[11]。因此,臨床上應(yīng)密切關(guān)注WSS異?；颊?。OSI為剪切震蕩指數(shù),可用于評(píng)價(jià)心動(dòng)周期中WSS的方向變化。OSI越大,血流的流動(dòng)方向越不穩(wěn)定,甚至?xí)霈F(xiàn)回流現(xiàn)象。本研究顯示,破裂組OSI明顯高于未破裂組,與既往報(bào)道一致[8,12]。本研究ROC曲線分析顯示,WSS和OSI預(yù)測(cè)夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的價(jià)值較高,AUC均高于0.7。

本研究提示,臨床上應(yīng)特別注意瘤體頸比值、WSS和OSI較高的患者。術(shù)中應(yīng)先行顯露載瘤動(dòng)脈近端并進(jìn)行臨時(shí)阻斷;在血管游離過(guò)程中注意避免損傷動(dòng)脈瘤;結(jié)合動(dòng)脈瘤的形態(tài)學(xué)特點(diǎn),對(duì)可能需要行血運(yùn)重建的動(dòng)脈瘤,開顱前應(yīng)做好血管搭橋的準(zhǔn)備。

本研究的局限性在于:①排除了麻醉或者開顱過(guò)程中發(fā)生動(dòng)脈瘤破裂的患者,樣本量較小,因此對(duì)部分結(jié)果的解釋需要謹(jǐn)慎;②本研究為回顧性研究,可能存在選擇偏倚和回憶偏倚;③未分析分子生物學(xué)指標(biāo)和詳細(xì)的動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)指標(biāo)。

綜上所述,血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)WSS和OSI對(duì)預(yù)測(cè)夾閉術(shù)中顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂有一定價(jià)值。