分享自:

血流导向装置机制受并行过程影响:进行性瘤颈覆盖与瘤内血栓形成

期刊:Journal of NeuroInterventional SurgeryDOI:10.1136/jnis-2026-025874

本研究由 Juan R Cebral 等作者完成,主要作者来自 George Mason University 生物工程系以及 Mayo Clinic 放射科。论文发表于 *Journal of NeuroInterventional Surgery*,于 2026 年在线发表,DOI 为 10.1136/jnis-2026-025874。研究聚焦于血流导向装置(flow diverter, FD)植入颅内动脉瘤后,动脉瘤未能立即闭塞或长期不完全闭塞的机制,特别是纤维蛋白在装置网丝上的沉积所导致的动脉瘤颈覆盖和流入射流受阻过程。

颅内动脉瘤的治疗在过去几十年已逐渐从外科夹闭转向血管内弹簧圈栓塞。然而,对于大型和宽颈动脉瘤,弹簧圈再压缩和再通率较高,因此血流导向装置被越来越多地用于此类复杂动脉瘤的治疗。血流导向装置属于血管腔内植入物,适用于侧壁动脉瘤,但在分叉部动脉瘤中的应用受限。与此同时,囊内血流扰乱装置也已发展出来,其优势在于不需要像血管腔内装置那样进行双重抗血小板治疗。尽管血流导向装置和血流扰乱装置均取得了良好的长期疗效,但动脉瘤并不会在治疗后立即闭塞,而在其仍保持通畅或不完全闭塞期间,破裂风险依然存在。

血流导向装置植入后会在动脉瘤腔内形成有利于血栓形成和后续闭塞的血流动力学环境。同时,装置本身作为支架,可促进组织生长、动脉瘤颈覆盖以及相邻载瘤动脉的内皮化。然而,这些过程的相对重要性及其相互作用尚不完全清楚。为了改善装置设计和治疗策略,需要深入理解导致快速、完全且持久动脉瘤闭塞的机制。本研究的核心假设是:血流导向装置植入后,在某些快速完全闭塞的病例中,局部血流条件刺激纤维蛋白生成,随后纤维蛋白在装置网丝上积聚,从而阻塞动脉瘤的流入射流,降低血流速度并促进闭塞;而在另一些长期不完全闭塞的病例中,纤维蛋白积聚较少,无法产生显著的血流阻断,因而持续血流导致长期不完全闭塞。

该研究的数据来源于既往已研究过的一组接受血流导向装置治疗的脑动脉瘤。既往研究中,动脉瘤被分为“快速闭塞”组(3 个月时完全闭塞)和“缓慢闭塞”组(6 个月时仍不完全闭塞)。计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)分析显示,基于装置植入后即刻计算的平均动脉瘤流速,可通过逻辑回归模型预测完全或不完全闭塞结局,准确率约为 74%。所有被错误分类的动脉瘤(除一例外)均为平均流速高于最佳阈值,因而被预测为不完全或缓慢闭塞,但实际上在 3 个月时完全闭塞。本研究选取了这 4 个被错误分类的动脉瘤,以及另外 3 个具有相似高于阈值平均流速、且被正确分类为缓慢闭塞组的动脉瘤作为对照。

既往研究中,患者特异性血管模型由三维旋转血管造影(3D rotational angiography, 3DRA)图像构建,血流导向装置模型在血管造影图像引导下虚拟植入血管模型中。生成非结构网格并围绕装置网丝进行自适应细化,用于模拟搏动性流入条件下的植入后血流动力学。平均动脉瘤流速通过对动脉瘤体积区域进行积分并在心动周期内对时间平均而计算得到。本研究中,对这 7 个选定动脉瘤使用新近开发的纤维蛋白积聚模型进行了进一步分析。该模型考虑纤维蛋白原在局部血流剪切应力刺激下生成纤维蛋白,纤维蛋白通过血流中的对流和扩散输运,并粘附于装置网丝或已积聚的纤维蛋白上。积聚纤维蛋白对血流速度的改变通过孔隙力加入流体流动方程来建模。耦合系统方程使用准稳态策略在伪时间中推进,用心动周期平均流动以平均流边界条件下的稳态计算来近似。该方法已被证明可以再现体外血流导向装置治疗动脉瘤模型中观察到的实验结果。

为量化纤维蛋白对动脉瘤颈的覆盖百分比,为每个病例创建了一个穿过血流导向装置网丝并横跨动脉瘤开口的圆柱面。将积聚纤维蛋白浓度插值到该表面三角形上。浓度大于给定阈值的表面区域被视为被积聚纤维蛋白覆盖。该阈值与产生显著孔隙力从而局部阻断血流的浓度阈值相同。计算纤维蛋白积聚耦合模拟过程中伪时间变化的纤维蛋白覆盖区域百分比,并计算最终时刻的平均动脉瘤流速,与初始平均动脉瘤流速进行比较。纤维蛋白沉积模拟对结局设盲,所有病例均使用固定参数。

纤维蛋白积聚模拟结果显示,在快速闭塞组(顶部四个病例)中,模型预测了显著的纤维蛋白积聚和动脉瘤颈覆盖,以及流入射流的明显破坏;而在缓慢/不完全闭塞组(底部三个病例)中,纤维蛋白积聚少得多,流入射流改变极小。定量结果显示,快速闭塞组的最终动脉瘤颈纤维蛋白覆盖率分别为 51.1%、48.5%、56.3% 和 39.9%;缓慢闭塞组则分别为 19.1%、25.0% 和小于 0.1%。快速闭塞组平均动脉瘤速度从初始的 1.57、3.65、2.10、2.34 cm/s 降至最终的 0.41、0.82、0.50、1.47 cm/s,相对降低分别为 73.7%、77.5%、76.0% 和 37.0%;而缓慢闭塞组速度降低仅为 12.9%、5.1% 和 0.4%。Mann–Whitney 非参数检验显示,快速闭塞组的纤维蛋白颈覆盖率(p=0.0209)和速度降低(p=0.0209)均显著大于缓慢闭塞组。所有动脉瘤在纤维蛋白积聚前的初始平均速度均大于预测阈值。在纤维蛋白积聚模拟结束时,快速闭塞组的四个病例中有三个最终速度低于阈值,一个略高于阈值;而缓慢闭塞组的速度降低幅度很小,所有平均速度均远高于阈值。

研究结果表明,部分在血流导向装置植入后仍存在持续高速血流的动脉瘤,之所以能在 3 个月内快速完全闭塞,可能是因为高速血流通过装置网孔时产生的高剪切应力诱导纤维蛋白生成,纤维蛋白随后在装置网丝上积聚,覆盖动脉瘤颈并阻断流入射流,从而在动脉瘤腔内形成低流速环境,最终促进快速血栓形成和闭塞。相反,在对照组中,纤维蛋白生成较少,或者生成的纤维蛋白未能在关键位置粘附或积聚到足以阻断流入射流的程度,因此动脉瘤在 6 个月后仍不完全闭塞。在一些对照病例中,流入射流从装置与动脉壁之间进入动脉瘤,未在装置网孔中形成高剪切区域,因而未诱导大量纤维蛋白生成和积聚。

和囊内血栓形成是血流导向装置植入后动脉瘤闭塞的两个并行过程。这一机制对改善装置设计和治疗策略具有重要意义。良好的装置贴壁性以及充分的动脉瘤颈覆盖可能是在持续血流仍存在的条件下促进纤维蛋白积聚和血流阻断的关键因素,即使植入后即刻血流动力学并不立即有利于快速血栓形成和闭塞。

本研究的局限性包括:样本量小,统计效力有限;报告的 p 值反映了近完全的秩分离而非确定性的效应估计。Mann–Whitney U 检验显示快速闭塞组得分显著高于缓慢闭塞组(U=12.0, p=0.0209),两组之间完全分离,但精确检验提示 p 约为 0.057,因此结果应作为趋势解释,需更大样本验证。计算模型较为简化,仅考虑纤维蛋白沉积,而未考虑凝血酶生成、血小板活化和粘附、内皮化等过程。此外,模型假设刚性壁、经验关系估计的血流条件、准稳态模拟等。尽管如此,结果提示了重要的概念性现象,即血流剪切应力诱导纤维蛋白生成、纤维蛋白积聚导致血流阻断、以及动脉瘤颈覆盖与囊内血栓形成并行导致动脉瘤闭塞。这些观点提示,良好的血流导向装置贴壁性和充分的动脉瘤颈覆盖可能是促进纤维蛋白积聚和血流阻断的关键因素。

该研究的科学价值在于提出了纤维蛋白在血流导向装置网丝上沉积作为一种与囊内血栓形成并行的动脉瘤闭塞机制,解释了部分高流速动脉瘤为何快速闭塞。其应用价值在于为评估血流导向装置治疗效果和优化装置设计提供了新的理论依据,提示即使在植入后存在高速血流的情况下,只要装置贴壁良好并覆盖充分,仍可能通过纤维蛋白积聚机制实现快速完全闭塞。研究亮点包括:使用新开发的纤维蛋白积聚模型对高流速但快速闭塞的动脉瘤进行机制解释;发现了纤维蛋白颈覆盖率与速度降低在快速闭塞组与缓慢闭塞组之间的显著差异;以及提出了血流导向装置植入后同时存在“颈覆盖”和“囊内血栓形成”两个并行过程的概念框架。

上述解读依据用户上传的学术文献,如有不准确或可能侵权之处请联系本站站长:admin@fmread.com