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2024年7月13日发(作者：)
中国脑血管病杂志
2013
年
10
月
18
日第
10
卷第
10
期
ChinJCerebrovascDis，Oct.18，2013，Vol.10，No.10
·545·
·
综述
·
血流导向装置对动脉瘤血流动力学影响的
数值模拟研究进展
吕楠黄清海
颅内动脉瘤
；
血流动力学
；
血流导向装置
；
计算流体力学关键词
：
doi：10.3969/.1672-5921.2013.10.009
近年来
，
血管内栓塞已成为颅内动脉瘤治疗的
重要方法之一
。
但对于巨大动脉瘤
、
宽颈动脉瘤及
单纯通过弹簧圈栓塞存在着术后易复复杂动脉瘤
，
发
、
治疗费用昂贵等问题
。
随着血管内治疗技术的
不断进步及血流动力学研究的逐步深入
，
具有高金
属覆盖率
、
低孔率特征的血流导向装置
（flowdiver-
FD）
应运而生
。
目前临床应用的血流导向装置
ter，
主要有
PipelineEmbolizationDevise（PED，
美国
）、
Silkflowdivertingstent（SFD，
美国
）
和
Tubridge
血流
导向装置
（
中国
）。
其共同的作用机制是将载瘤动
脉向动脉瘤内的冲击血流通过
FD
导向远端血管
，
以减少局部血流对动脉瘤的冲击
，
为血栓形成创造
［1］
条件
，
最终达到血管重建的目的
。
但
FD
是否能
够改善局部血流动力学
，
只有通过对血流动力学的
的形态
，
是获得可信
CFD
分析结果的前提
，
也是其
技术难点
。
对于理想动脉瘤模型的血流动力学研
究
，
由于动脉瘤及载瘤动脉形态规则
，
虚拟支架的置
由于入较为简单
。
但对于病例特异性动脉瘤模型
，
血管管径及角度的多变性
，
要达到虚拟支架与管壁
的良好贴合是较为复杂而耗时的
。
在一些研究中
，
往往将支架简化为覆盖整个瘤颈
、
与原支架孔率等
［4-5］
。
但这种简化
参数相同的片段
，
以降低模拟难度
处理忽略了支架与血管之间的相互关系
，
可能会影
［6］
响到分析结果的准确性
。Huang
等采集了
Micro-
CT
影像
，
在
Mimics
软件中重建支架形态
，
较好地再
现了支架在置入后发生的形变
，
但该方法必须在有
真实支架置入的情况下方可使用
，
不适于理想模型
报道了在病例特异性模型中以
载瘤动脉中线为轴
，
逐步绘制支架的方法
，
该方法能
够较为快捷地模拟支架在复杂血管中的形态
。Ma
［8］
等所报道的一种虚拟支架置入技术
，
模拟了临床
真实支架置入的整个过程
，
更符合临床实际
，
能够进
一步提高血流动力学分析结果的可信度
，
但对技术
要求较高
。
随着计算机模拟技术的不断进步
，
虚拟
支架置入的仿真度更高
、
耗时更少
，
必然使
CFD
分
析结果的准确性和可信度不断提高
。
2FD
影响血流动力学的机制研究
支架对动脉瘤内血流动力学影响的因素主要包
括支架形态
（
孔率
、
网格设计
）、
置入策略
（
数量与重
支架材料
（
合金
、
表面电荷
）
和生物相容性叠方式
）、
等
。
在
CFD
分析中
，
可被模拟的主要是支架形态与
置入策略
。
分析的血流动力学参数主要包括壁面切
WSS）、
瘤内压力
、
流场特征及应力
（wallshearstress，
血流速度等
。
在支架形态学相关的研究中
，
孔率
（
网孔面积占
支架所围成面积的百分比
）
被认为是
FD
发挥改善
血流动力学作用最重要的因素之一
［9］
分析
。Gundert
等
［7］
量化研究才能得到验证
。
而计算流体力学
（compu-
tationalfluiddynamics，CFD）
技术在医学领域的应
用
，
使对血流动力学的量化分析成为可能
。
特别是
随着支架仿真技术的发展及病例特异性模型的应
使血流动力学模拟结果更趋于真实
，
对临床治疗用
，
的参考价值也越来越大
。
我们对
FD
影响颅内动脉
瘤血流动力学的
CFD
研究进展进行综述
，
并对其临
床应用进行展望
。
1FD
血流动力学研究的基本技术
血流动力学被认为在颅内动脉瘤的发生
、
发展
［2-3］
。CFD
技术的应用进
及破裂中发挥着重要作用
一步推动了血流动力学机制研究的深入
，
并已用于
模拟不同治疗方案对血流动力学的影响
。
在对
FD
的血流动力学研究中
，
准确地再现
FD
置入血管后
基金项目
：
国家自然科学基金
（81171092）；
上海市科委重点项目
（11DZ1921603）
作者单位
：200433
上海
，
第二军医大学附属长海医院神经外科
Email：ocinhqh@163．com
通讯作者
：
黄清海
，
。Kim
等
［10］
·546·
中国脑血管病杂志
2013
年
10
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18
日第
10
卷第
10
期
ChinJCerebrovascDis，Oct.18，2013，Vol.10，No.10
通过计算机分别模拟出形状相同
、
支架网丝直径相
60%、70%
和
80%
四种孔率支架进行同的
50%、
CFD
分析
。
结果显示
，
随着孔率的降低
，
支架对流体
50%
的孔率支架对流体的阻力的阻力就不断增大
，
明显高于其他孔率的支架
。
张星等
［11］
Berge
等
［15］
报道
，
对
77
例应用
SFD
治疗的动脉瘤进
显示
30%
的动脉瘤完全闭塞
，
行术后
1
年的随访
，
52%
瘤体缩小
，11%
稳定
，
另有
7%
的增大
。Fischer
等
［16］
52%
完全报道
，
应用
PED
治疗动脉瘤
101
个
，
比较孔率分
36%
改善
，12%
无变化
。
而在一项对
FD
治疗治愈
，
效果的
Meta
分析中报道
，
动脉瘤完全栓塞率达到
76%
［17］
。
造成临床治疗结果差异的原因与所用支
架种类
、
置入策略有关
，
同时也与动脉瘤本身的形态
学密切相关
。Wu
等
［18］
74%、78%
和
82%
的
FD
置入前后动脉瘤别为
70%、
发现动脉瘤远侧壁的速度峰值内血流动力学变化
，
与
WSS
随着支架孔率的下降而降低
，
而压力与支架
孔率无明确的相关性
。
提示支架孔率是影响动脉瘤
内血流动力学的关键因素
。
此外
，
支架的网格设计
也是影响血流动力学的因素之一
。
有报道比较开放
网格支架与闭合网格支架对不同形态侧壁动脉瘤血
流动力学的影响
，
显示在血管弯曲度低的血管中
，
闭
合网格支架对动脉瘤内血流影响大
；
而在高弯曲度
开放网格支架的方形网丝设计对血流影的血管中
，
响大
［10］
比较了
FD
在宽颈和窄颈动
脉瘤中置入前后各血流动力学参数的变化
，
结果显
示窄颈动脉瘤较宽颈动脉瘤的瘤颈处峰值流速下降
更为显著
。
证明了不同形态的动脉瘤对
FD
置入的
反应不同
。
对理想模型的
CFD
研究虽然能够比较支架置
但不能与预后进行相关性入后的血流动力学变化
，
分析
，
故不能很好地证实
FD
治疗的有效性
。
只有
结合影像随访结果的
CFD
分析
，
包括病例特异性模
型及动物模型
，
才能获得更有说服力的研究结论
。
Kulcsar
等
［19］
对
8
例应用
FD
治疗的病例进行
CFD
WSS
及血流分析
，
比较术前与术后的瘤内血流速度
、
方式
，
发现在所有病例中瘤体内流速及
WSS
显著降
其中
7
例低
。
继而对各病例通过影像学进行随访
，
1
例在
1
年后未愈合并且流场在随访中完全愈合
，
特征未发生进一步变化
。
该研究提示
，
如果
FD
置
入能将流速降低至相应阈值以下
，
就能够有效地促
并达到治愈的目的
。Huang
进瘤体内血栓的形成
，
等
［6］
。
目前
，
对支架置入策略的研究主要集中于对支
架重叠数量及方式的研究
。
通过增加支架数量也可
达到降低孔率的目的
。Tremmel
等
［12］
模拟多枚重叠
Enterprise
支架对血流动力学的影响
，
结果显示
，
随
血流速度降低
，
血液在瘤腔着支架置入数量的增加
，
内滞留时间延长
；
此外
，
瘤体
WSS
也随着支架数量
的增加而降低
。
提示多枚重叠支架的置入可能有助
促进动脉瘤的愈合
。
但重叠于瘤体内的血栓形成
，
支架与
FD
对血流动力学影响还是存在差异
。
Kojima
等
［13］
对单纯
Enterprise
支架
、
多重
Enterprise
SFD
和
PED
进行了更全面的血流动力学比支架
、
较
。
研究显示
，
支架置入后
，
瘤体内涡流
、
流速和
WSS
均下降
，
而
PED
和
SFD
较置入前变化更显著
。
所有治疗方案中
，
瘤腔内压力未见明显变化
。
而在
Kono
等支架重叠方式方面
，
［14］
将
FD
置入
14
只兔动脉瘤模型
，
比较
FD
置入
前后的血流动力学变化
，
同时在
FD
置入
4
周及
3
个
FD
的置入能够有月时进行影像学随访
。
结果显示
，
10
个动脉瘤效降低动脉瘤
WSS
及瘤颈部入射流量
，
4
个未完全愈合
。
愈合组模型在随访中完全愈合
，
较未愈合组的血流滞留时间增加量及入射流减少量
更为明显
。
提示
FD
置入能够改善动脉瘤局部血流
动力学
，
并且更长的血流滞留时间与更少的入射流
量能够提供血栓形成的环境
。
但也有对
FD
置入术后发生不良事件的相关报
道
，
主要包括载瘤动脉血栓形成
、
分支或穿支动脉闭
塞以及术后早期再出血等
［20-21］
比较单一支架
、
并行
支架及
Y
形支架等
8
种支架置入策略对分叉部动脉
Y
形支架降低局瘤血流动力学的影响
。
结果显示
，
部流速的效果最佳
，
可能是支架形变造成的孔率降
低所致
。
CFD
研究已证实
FD
较普通支架会对动总之
，
脉瘤局部血流动力学产生更大的影响
，
但
FD
所造
成的这种血流动力学变化是否能够促进瘤体内血栓
形成
，
以降低其破裂出血的风险
，
仍需与临床预后进
行相关性分析才能作出判断
。
3FD
置入与预后的相关性分析
目前
，
多数临床报道表明
，
应用
FD
治疗动脉瘤
是安全有效的
，
但不同研究的治愈率存在一定差异
。
。Brinjikji
等
［17］
报
FD
置入后相关的致残率和病死率分别为
5%
和道
，
4%，
术后发生蛛网膜下腔出血
、
脑实质出血及穿支
事件的比例均为
3%。
由于
FD
孔率较低
，
若支架置
入后覆盖载瘤动脉分支
，
与高孔率支架相比增加了
分支闭塞的风险
。
针对这一问题
，
刘建民等
［22］
将金
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