Stanford B型主动脉夹层犬模型建立方式的改进及多层裸支架置入效果的计算流体力学评估

摘要

目的:探索与改进犬主动脉夹层的模型建立方法,评估多层裸支架(Multiple Overlapping Bare Stent,MOBS)置入治疗主动脉夹层的有效性. 方法:一、选用共20条天津本地成年健康杂种犬,36-48月龄,体重25-30Kg,将其随机分配至实验组或对照组,每组各10条.实验组与对照组均在全麻并行气管插管机械通气的情况下,行开胸手术,游离胸主动脉.其中对照组纵行切开降主动脉全层,利用神经剥离子于中膜内2/3与外1/3处分离层次,切除1cm内层并将剩余内层纵行缝合,后缝合外层;实验组纵行切开至中膜内2/3与外1/3交界处,利用自制分离工具剥离内外层,后作内层横向切口,并将内膜两侧分别固定至主动脉侧壁.两组均在缝合止血后以0.05mg/kg的用量静注肾上腺素以升高血压.术后1小时无异常则缝合关闭胸腔.术后3天全麻后行超声造影检测,术后7天处死实验犬并取得大体标本,肉眼观察测量并行切片病理检查;若实验犬于术后7日前死亡,则于当天解剖取得标本,比较实验组与对照组形成夹层数量,平均离体长度,以及累及内脏动脉的夹层的数量. 二、将主动脉夹层患者计算机断层扫描血管造影(Computed Tomography Angiography,CTA)数据导入Mimics17.0软件构建主动脉三维模型,同时利用Solidworks制作多层裸支架计算机模型的构建.将上述主动脉及裸支架的3D模型整合,并导入ANSYS ICEMCFD进行计算前的网格划分.模拟3种手术方案,即近端及远端破口采用覆膜支架封闭,内脏动脉区未处理(方案A)/内脏动脉区使用MOBS处理(方案B),以及3段均采用多层裸支架处理(方案C).采用ANSYS CFX软件进行手术干预前后流场分布的计算与模拟.比较各干预措施后的流线图、壁面切应力(Wall Shear Stress,WSS),术后血压变化及血流分布情况以评估MOBS置入的效果. 结果:一、1.两组间在年龄、性别及体重等一般情况无统计学差异(P>0.05). 2.实验组术中死亡2例,3例术后死于严重夹层并发症;对照组术中死亡1例.余实验犬术后一般情况及切口愈合可.两组间术后存活率分别为80.0%(8/10)、90.0%(9/10),差异无统计学意义(p>0.999);术后总存活率分别为50.0%(5/10)、90.0%(9/10),差异尚无统计学意义(p=0.141);术后夹层并发症发生率分别为30%(3/10)、0%(0/10),差异亦无统计学意义(p=0.211). 3.实验组夹层形成率为100%(10/10),对照组为70%(7/10).两组间差异尚无统计学意义(p=0.211).其中累及内脏动脉率分别为30%(3/10)、0%(0/10),差异尚不具有统计学意义(p=0.211).两组间夹层离体长度存在显著差异,其中实验组11.41±2.98cm,对照组2.84±0.71cm(p<0.001). 4.超声造影未及阳性结果 5.大体标本HE染色切片均符合主动脉夹层的病理改变. 二、1.从入口释出的流体质点行进区域随着覆盖分支血管的裸支架置入层数增多愈发局限于分支血管附近,而该区域与术后三维重建假腔范围高度重合.同时手术干预限制了经由破口流入假腔的流体质点的数量及流速,并随多层裸支架层数的增多而越发明显. 2.与流线图的结果近似,与术前相比,各方案均在总体上降低了假腔内的WSS,并随着覆盖分支血管的MOBS置入层数增多而进行性降低.高WSS区域主要集中在分支血管周围. 3.在选定层面,术后真腔血压上升约6%,同时假腔血压上升约7%. 4.术后血流在各出口的重分布改变均不显著. 结论:1、改进造模法相较传统造模法显著提升了动物模型的夹层长度 2、虽然两组已在夹层形成率、累及内脏动脉率等方面体现出分离趋势,但受限于样本量,差异尚无统计学意义,故样本量仍需进一步增加 3、造模方式仍需进一步探索以在提高成功率的同时进一步提高术后存活率,以满足接下来MOBS置入效果的评估 4、超声造影作为检测手段,难以发现胸主动脉段夹层,且实验动物须在全麻下接受搬运检查,增大了出现意外的可能 5、理论上,MOBS可用于治疗累及内脏动脉的B型夹层,且效果优于单纯应用覆膜支架. 6、计算机模拟采用理想物理模型,与实际可能存在出入,且单病例分析代表性有限,仍需进一步增加分析病例数以找出共性规律,如果可能,为每个病例行术前个性化计算,以找出手术干预的最佳方案.

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