血流动力学对颅内动脉瘤的影响的研究进展

1、血流动力学对颅内动脉瘤的影响的研究进展 【摘 要】颅内动脉瘤（intracranial aneurysm，ia）是指颅脑动脉内腔的局限性异常扩张造成动脉壁的一种瘤状突出，其在人群中的发病率为3%-6%，同时发生破裂的概率为0.05%-2%1。破裂的动脉瘤引发的蛛网膜下腔出血造成了患者的高致残率，高死亡率以及高额的花费。在进行积极有效的预防和治疗之前明确ia的发病机制是非常有必要的。许多因素可以参与到ia的进程中来，但是血流动力学的影响却是独特而显著的。本文就血流动力学主要的几大方面以及它们在ia的发生、发展、破裂中的研究进展作一综述。 【关键词】ia 血流动力学 壁切应力 壁切应力梯度 内弹性

2、模 ia是指颅脑动脉内腔的局限性异常扩张造成动脉壁的一种瘤状突出，它的自然进程包括：发生、发展、破裂。ia主要有直管侧壁型瘤和分叉管顶。载瘤动脉的一部分血流在收缩期进入ia，然后被分配，但是并没有进入停滞区域也没有进入涡流区域的中心，进入瘤内的大部分血液在舒张期流出ia。christopher等2对比ia患者和健康志愿者的血流模式发现：在ia患者中，存在大量的涡流或者螺旋形血流模式，而在志愿者中，绝大多数为层流。但是，关于血流动力学是如何介导这些环节的，存在着不同的理论学说。鉴于明确血流动力学的作用机制对ia的研究有现实意义，本文就血流动力学的几大方面进行系统性的综述。 1 wss和wssg

3、1.1 ia的发生 颅内动脉的弯曲侧和分叉处受到血流冲击后，wss和wssg有所提高。持续提高的wss通过机械力传导，作用于内皮细胞的机械刺激感受器，导致细胞外基质基质的合成暂时减少以允许动脉壁的扩张。随后，平滑肌细胞以及内皮细胞增殖，使得扩张区域的内皮被完整覆盖，细胞外基质的合成增加，但此时iel还没有受到损伤。沿着血流方向内皮表面的流动阻力增加，在管腔内产生网状伸展力。另外，提高的wssg增加内皮细胞的迁移，导致对基质金属蛋白酶抑制的下降。在提高的wssg基础上，wss的高振幅变化会引起内皮细胞的疲劳和损伤，从而导致内皮功能紊乱，血管发生病理性重塑，诱发ia生成。 1.2 ia的生长 在i

4、a或动脉瘤子囊形成后，产生血流停滞区域，这些区域的wss降低。但在停滞区域的周边wss和wssg却有所提高。停滞区域可以随着血液循环而发生移动。对于ia内扰乱的血流和降低的wss，管壁出现炎症反应，白血球粘附于内膜，红细胞聚集，肥大细胞的浸润增加，同时表达大量的基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-9，导致弹性纤维的破坏增加，肌层变薄弱，促使血管壁向外扩张，使得ia不断生长。所以，ia的生长是高wssg和低wss共同作用的结果。在高wssg条件下，产生了一个前生长区域，导致血流停滞区域（低wss）的进一步扩大。在低wss条件下，平滑肌细胞凋亡，动脉壁的脆性增加，通过炎性细胞，导致中膜变薄弱，引发

5、ia的进一步生长。 1.3 ia的破裂 ia按稳定性分为稳定ia和不稳定ia。对于稳定ia，在其颈部wss轻微增高，在瘤壁的大部分区域wss1.6与破裂风险相关，而纵横比恰恰与wss值成反比。在低wss条件下，ia壁的平滑肌细胞丢失，胶原量增加，血栓形成。ia壁变得不规则而且极薄，细胞减少，胶原层变得模糊，平滑肌细胞稀少。破裂的ia壁主要是由非细胞结构蛋白、稀少的平滑肌细胞、不规则的胶原层、分散浸润的巨噬细胞和淋巴细胞等构成。由此可见，高wssg和低wss共同促进ia的生长和破裂。 2 血流速度 血流速度对于ia的发展所起的作用并非是直接的，而且，在血流动力学研究中，速度因素对于ia的发展只占

6、很小的一部分，但是却是不可或缺的。载瘤动脉的曲率越大，进入瘤内的血流速度越大，瘤体内的wss越高，受冲击的区域越小，ia破裂的风险也相应提高。在动脉瘤形成后，继发的血流停滞区域的血流速度低，这与ia的进一步生长有关。ia的速度峰值位于瘤颈远侧壁，而且从瘤颈到瘤顶，血流速度逐渐减小。随着ia颈变窄和瘤深加深，ia的中心和顶部的血流速度进一步减小甚至降为零，瘤顶部的血流停滞。研究发现4ia顶的大小与颅内血流速度成反比关系。根据目前的研究，提示高速血流可能促进ia的发生和破裂，而低速血流促进ia的不断生长。 3 血压 血压即血液流动时产生的垂直于动脉壁或ia壁上的压力。ia易于发生在动脉弯曲和分叉处

7、，在这些部位血压升高。ia形成后，瘤内的压力作用于瘤壁产生牵张应力，应力值与瘤内压，ia半径成正比，与瘤壁厚度成反比。随着ia的退行性变，瘤壁厚度变薄，瘤内牵张应力进行性增加，当超出瘤壁的承受能力时，动脉瘤即破裂。cfd研究结果发现，血流冲击区域的压力虽轻微高于其他部位，但是其增加值仅为瘤内压力值的1%-2%。而且，无论是血流冲击区域增加的血压还是ia形成后增加的血压，都仅占心脏收缩期和舒张期血压变化的一小部分。因此，血压在ia的发生和生长中所起的作用并不大。 4 结语 血流动力学作为ia进程的重要影响因素之一，在研究领域受到了广泛关注，但有关其具体的作用机制尚未完全阐明。所以，进行大量有效的

8、模型研究及临床数据的收集是非常有必要的。计算流体力学对于数值模拟的精准度较高，并且与组织学相结合去评估血流动力学与颅内血管重塑的相互作用，是更为有效的手段。另外，cfd研究更多用于直管侧壁型动脉瘤的研究，而临床上ia往往位于动脉曲段的凸侧壁，由于三维数字减影血管造影）图像模拟的几何结构高度逼真，所以运用dsa进行数值模拟更加合理。ia的发展是多种因素相互作用的结果，在血流动力学方面，随着研究的不断深入，我们会了解到更为详细的机制，为ia的预防和治疗提供一定的理论基础。 参考文献： 1 sforza dm，cm putman，jr cebral.hemodynamics of cerebral

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