基于多模式影像的颅内多发性动脉瘤计算流体力学研究

摘要

背景与目的：
　　IA(intracranial aneurysms，颅内动脉瘤)为发生在颅内动脉管壁上的局限性扩张引起的异常膨出，是引起蛛网膜下腔出血的首要病因。在美国有4%-5%的发病率，而其中约20%-30%为MIA（multiple intracranial aneurysms，多发性动脉瘤）患者。有数据表明，UIA（unruptured intracranial aneurysms，未破裂动脉瘤）占成年人口数的3%，并且随着颅内成像质量的提高和颅内检查频率的增多，这一数字还在上升。颅内动脉瘤一旦破裂出血，致死致残率极高，其中10％～15％的患者来不及就医直接猝死，首次出血病死率高达35％，再次出血病死率则达60％～80％，幸存者亦多有残疾。对于多发性动脉瘤引起的蛛网膜下腔出血而言，其破裂出血的责任动脉瘤往往只有1个，而未破裂动脉瘤或其他偶然发现的动脉瘤，是否应该予以干预治疗一直是个争议性的话题。有研究显示在直径小于10mm的动脉瘤中，只有接近5%的动脉瘤会破裂，而术后的后遗症风险却大于10%。因而对于一部分人群而言治疗的风险可能超过动脉瘤破裂带来的风险。至今动脉瘤的发病机制尚未完全清楚。学者们通过大量研究,提出了许多包括血流动力学改变、遗传、免疫、内分泌、炎症、创伤等在内的许多假设。虽然现在对于动脉瘤的发病机制还没有彻底明确，但是越来越多的研究及证据表明血流动力学的改变对颅内动脉瘤的发生，发展与演变起着重要的作用。本研究通过颅内多发性动脉瘤患者MRA和DSA2种影像学资料基础上建立起来的计算流体力学模型，比较动脉瘤破裂与否的尺寸、形态、流体动力学影响因素，并分析两种影像学资料分别建模进行计算流体力学计算结果的可重复性和一致性。
　　方法：
　　选取我院2013年12月-2015年12月期间诊治的颅内多发动脉瘤患者50例，从其中筛选出具有完整MRA（Magnetic Resonance Angiography，磁共振血管造影）和DSA（Digital Subtrection Angiography，数字剪影血管成像）数据的多发性动脉瘤患者15例作为研究对象，将原始的MRA、DSA影像资料分别通过MIMICS软件建模测量，Ansys软件进行流体力学计算分析，通过相同成像方式下破裂动脉瘤与未破裂动脉瘤尺寸、形态和流体动力学三个方面的参数指标的比较，采用t检验或Mann-Whitney检验进行统计学分析，找出其中有意义的参数，然后进行ROC（receiver operating characteristic curve，受试者工作特征曲线）分析，计算其曲线下面积，判断其诊断价值。最后再进行多因素Logistic回归分析，找出独立危险因素。通过同一个动脉瘤DSA建模与MRA建模的参数的配对非参数检验，探讨基于不同成像方式下尺寸、形态和流体动力学三个方面的参数指标的差异。
　　结果：
　　尺寸指标中动脉瘤体积MRA(AUC,0.759;95%CI,0.596-0.922)&DSA(AUC,0.755;95%CI,0.589-0.920)是动脉瘤破裂的独立危险因素，具有较好诊断价值，形态学指标中的瘤颈宽高比MRA(AUC,0.731;95%CI,0.565-0.898)&DSA(AUC,0.750;95%CI,0.588-0.912)、尺寸比 MRA(AUC,0.792;95%CI,0.636-0.947)&DSA(AUC,0.764;95%CI,0.605-0.923)具有较好的诊断价值，而血流动力学指标中低剪切应力百分比 MRA(AUC,0.727;95%CI,0.558-0.896)对MRA建模的动脉瘤破裂风险具有一定的诊断价值。
　　结论：
　　基于多模式影像学的计算流体力学研究，能较好的对比多发性动脉瘤中破裂动脉瘤与未破裂动脉瘤的尺寸、形态、动力学差异，基于MRA和DSA建模测量结果在除压力指标、能量损耗以外的其他指标中差异较小。该实验对临床动脉瘤风险评估有参考意义。

目录

声明

前言

一、资料和方法

1.2.1 病例的纳入标准

1.2.2病例的排除标准

1.3检查设备及影像学资料

1.4.1影像学建模

1.4.2网格划分

1.4.3边界条件设定

1.5.2基于DSA资料破裂动脉瘤与未破裂动脉瘤粉线的评估

1.6评估指标

1.6.1 一维指标

1.6.2二维指标

1.6.3三维指标

1.7统计内容及方法

结果

2.1基于MRA资料破裂动脉瘤与未破裂动脉瘤风险的评估

2.2基于DSA资料破裂动脉瘤与未破裂动脉瘤风险的评估

2.3 配对比较基于MRA与DSA影像学资料测量计算的对比评估

讨论

结论

参考文献

综述:颅内动脉瘤的计算流力学研究发展与趋势

攻读学位期间发表论文情况

致谢