基于瘤壁影像与流体力学的颅内动脉瘤破裂危险相关性研究

发布时间：2020-04-19 13:23

【摘要】：第一部分颅内动脉瘤瘤壁强化的危险因素分析研究目的:未破裂颅内动脉瘤破裂风险的准确评估是制定其合理治疗策略的重要前提。瘤壁炎症被认为在颅内动脉瘤的发生、发展以及破裂机制中发挥着重要作用。基于高分辨率核磁共振管壁成像技术的瘤壁强化被认为是瘤壁炎症的在体影像指标,但其发生的危险因素及其与动脉瘤破裂风险的关系并不明确。本研究将通过对颅内动脉瘤患者临床及影像资料的回顾性分析,探讨颅内动脉瘤发生瘤壁强化的危险因素,为其在颅内动脉瘤破裂风险评估中的应用提供依据。研究方法:回顾性收集2015年1月至2016年12月于上海长海医院神经外科收治的未破裂颅内囊性动脉瘤患者,采集年龄、性别、高血压病病史、糖尿病病史、吸烟史、既往蛛网膜下腔出血史等临床特征资料。对颅内动脉瘤的管壁成像影像进行分析,根据对比剂增强前后T1相瘤壁信号的变化定义为瘤壁非强化、部分强化或环形强化。同时收集颅内动脉瘤相关特征,包括动脉瘤大小、部位、多发性等。按照瘤壁强化程度进行分组,对上述临床特征及动脉瘤特征进行单因素分析后进一步行有序Logistic回归分析,以明确未破裂颅内动脉瘤发生瘤壁强化的危险因素。同时应用PHASES破裂风险评分对未破裂动脉瘤的破裂风险进行评估,从而分析瘤壁强化程度与动脉瘤破裂风险的关系。研究结果:根据研究的纳入与排除标准,共入组110例患者,共140枚未破裂颅内动脉瘤,其中男性患者40例,女性患者70例;年龄区间30-80岁,平均年龄57.2±10.7岁。动脉瘤大小区间为1.7-36.0 mm,平均大小9.4±6.4mm。其中,69枚(49.3%)瘤壁未见明显强化,39枚(27.9%)表现为瘤壁部分强化,32枚(22.9%)表现为瘤壁环形强化。单因素分析显示,不同瘤壁强化程度组之间动脉瘤大小(P0.001)、动脉瘤部位(P0.001)、多发性(P=0.016)及不规则形态(P=0.006)差异无统计学意义。患者年龄、性别、高血压病病史、糖尿病病史、吸烟史、既往蛛网膜下腔出血史等差异无统计学意义(P0.05)。进一步的有序Logistic回归分析显示,动脉瘤大小(比值比=6.910;95%置信区间=4.175-11.439;P0.001)与动脉瘤部位(比值比=2.689;95%置信区间=1.642-4.406;P0.001)是未破裂颅内动脉瘤发生瘤壁强化的独立危险因素。应用PHASES评分对各枚动脉瘤的破裂风险进行计算,结果显示不同破裂风险评分区间中颅内动脉瘤瘤壁强化程度差异有统计学意义,随着动脉瘤破裂风险的增加,瘤壁强化程度显著提高(P0.001)。研究结论:应用管壁成像技术能够有效地对颅内动脉瘤的瘤壁强化进行分析。颅内动脉瘤瘤壁强化程度不仅动脉瘤大小、动脉瘤部位等常规因素密切相关,在不同破裂风险的动脉瘤中也存在显著差异,提示瘤壁强化可能成为颅内动脉瘤破裂风险评估的可行指标,为未破裂颅内动脉瘤临床治疗决策提供依据。第二部分瘤壁强化与血流动力学在颅内动脉瘤破裂危险中的相互作用研究目的:由异常血流动力学激活的颅内动脉瘤瘤壁炎症反应进而导致瘤壁的病理性退化是动脉瘤发生、生长以及破裂的关键机制。在第一部分研究中,应用管壁成像技术能够实现对颅内动脉瘤瘤壁强化进行有效地判断。而既往研究证实,应用计算流体力学技术能够对血流动力学进行量化性地分析。本研究拟联合应用管壁成像技术与计算流体力学技术,探讨颅内动脉瘤瘤壁强化与血流动力学的相互关系及其在颅内动脉瘤破裂机制中的作用。研究方法:回顾性收集2015年1月至2016年12月于上海长海医院神经外科收治的未破裂颅内囊性动脉瘤患者,采集年龄、性别、高血压病病史、糖尿病病史、吸烟史、既往蛛网膜下腔出血史、动脉瘤部位、多发性等临床资料。对颅内动脉瘤的管壁成像影像进行分析,根据对比剂增强前后T1相瘤壁信号的变化定义为瘤壁非强化、部分强化或环形强化。基于动脉瘤三维旋转造影影像数据进行计算流体力学模拟分析,计算动脉瘤壁面切应力(wall shear stress,WSS)、低壁面切应力面积(percentage of low wall shear stress area,LSA)、剪切震荡指数(oscillatory shear index,OSI)、相对阻滞时间(relative residence time,RRT)、压力(pressure)等血流动力学参数。同时基于三维影像计算颅内动脉瘤的形态学参数,包括动脉瘤大小(Size)、纵横比(aspect ratio,AR)、体积比(size ratio,SR)、体颈比(dome-to-neck ratio,DN)、瓶颈因子(bottleneck factor,BNF)、高宽比(height-to-width ratio,HW)、入射角度等。按照瘤壁强化程度进行分组,对上述临床特征、血流动力学特征及形态学特征进行单因素分析后进一步行有序Logistic回归分析,以明确未破裂颅内动脉瘤发生瘤壁强化与其形态学与血流动力学的相关性。同时应用PHASES评分对未破裂动脉瘤的风险进行评估,并分析动脉瘤形态学、血流动力学与瘤壁强化程度和动脉瘤破裂风险的关系。研究结果:根据研究的纳入与排除标准,共入组57例患者,共65枚未破裂颅内动脉瘤,其中男性患者22例,女性患者35例;年龄区间36-80岁,平均年龄58.4岁。动脉瘤大小区间为2.6-19.6 mm,平均大小7.1±3.0mm。39枚(60.0%)瘤壁未见明显强化,14枚(21.5%)表现为瘤壁部分强化,12枚(18.5%)表现为瘤壁环形强化。单因素分析显示,不同瘤壁强化程度组之间基线资料差异无统计学意义(P0.05)。血流动力学参数中,WSS(P=0.001)、LSA(P=0.003)、RRT(P=0.022)在不同瘤壁强化程度组间差异有统计学意义。而OSI(P=0.318)和Pressure(P=0.478)差异无统计学意义。形态学参数中,动脉瘤大小(P0.001)、AR(P=0.011)、SR(P0.001)、BNF(P=0.013)、DN(P=0.007)差异有统计学意义,且各参数均符合随着动脉瘤瘤壁强化程度的增加而增大的变化趋势;其余形态学参数,包括HW(P=0.064)和入射角度(P=0.337)差异无统计学意义。进一步的有序Logistic回归分析显示,颅内动脉瘤的SR(比值比=2.575;95%置信区间=1.197-5.540;P=0.016)和WSS(比值比=0.182;95%置信区间=0.035-0.939;P=0.042)是未破裂动脉瘤瘤壁强化的独立危险因素。应用PHASES评分对各枚动脉瘤的破裂风险进行计算,结果显示不同破裂风险评分区间中颅内动脉瘤形态学特征(动脉瘤大小、SR、BNF、DN、入射角度)、血流动力学特征(WSS、LSA、OSI、RRT)以及瘤壁强化程度差异无统计学意义(P0.05)。研究结论:颅内动脉瘤瘤壁强化程度与其血流动力学与形态学密切相关。高破裂风险的未破裂动脉瘤形态学特征表现为体积大而不规则,血流动力学特征表现为低而多变的壁面切应力,而瘤壁特征表现为环形均匀的强化。通过对颅内动脉瘤形态学、血流动力学与瘤壁特征的综合分析可能成为颅内动脉瘤破裂风险提供更准确的依据。
【图文】：

序列,颅内动脉瘤,大脑中动脉瘤,后瘤

mm×0.4 mm；层厚=1.5 mm；扫描时间=5 min；（3）使用组织对比剂 Gd-DTPA 经静脉注射给药，剂量为 0.1 mmol/kg。5 mi后行增强序列 T1WI+C 扫描，，参数同 T1WI 序列；（4）另外扫描自旋回波序列 T2WI 与反转恢复序列 STIR 以作参照。T2WI 序列扫描参数为： TR=2884 ms，TE=51 ms，FOV=100×100 mm2；矩阵=320×256；层厚=1.5 mm。STIR 序列扫描参数为： TR=3980 ms；TE=55 ms；FOV=100×100 mm2；矩阵=320×256，层厚=1.5 mm。3、瘤壁强化程度的判定颅内动脉瘤瘤壁强化程度通过观察对比剂注射后 T1WI+C 相瘤壁信号与 T1W相瘤壁信号是否增强进行定义，并根据信号增强范围所占颅内动脉瘤瘤壁的比例分为：（1）瘤壁非强化：即 T1WI+C 相瘤壁信号较 T1WI 相无明显增强（图 1-1-A）；（2瘤壁部分强化：即 T1WI+C 相瘤壁信号较 T1WI 相有增强，但仅局限于动脉瘤壁的某一部分（图 1-1-B）；（3）瘤壁环形强化：即 T1WI+C 相瘤壁信号较 T1WI 相有增强且表现为整个动脉瘤瘤壁的环形均匀增强（图 1-1-C）。

分布情况,颅内动脉瘤,程度,部位

图 1-2. 入组颅内动脉瘤大小、部位、瘤壁强化程度及 PHASES 评分分布A．动脉瘤大小分布；B.动脉瘤部位分布；C.动脉瘤瘤壁强化程度分布；D.动脉瘤 PHASES 评分分布（二）颅内动脉瘤瘤壁强化程度分布及其危险因素1、颅内动脉瘤瘤壁强化程度分布情况在全部 140 枚动脉瘤中，69 枚（49.3%）瘤壁未见明显强化，39 枚（27.9%）表现为瘤壁部分强化，32 枚（22.9%）表现为瘤壁环形强化（图 1-2-C）。2、颅内动脉瘤瘤壁强化危险因素单因素分析显示，瘤壁非强化组、瘤壁部分强化组与瘤壁环形强化组的基线资料，包括年龄、性别、高血压病史、糖尿病病史、吸烟史、蛛网膜下腔出血史差异无统计学意义（P > 0.05）。瘤壁非强化组、瘤壁部分强化组与瘤壁环形强化组间的动脉瘤大小分布差异无统
【学位授予单位】：中国人民解放军海军军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R743

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