Koponyaűri aneurysmák hemodinamikai elemzése: vérzési kockázat és műtéti hatékonyság = Hemodynamic analysis of intracranial aneurysms: risk of bleeding and efficacy of treatment

摘要

Koponyaűri aneurysmák áramlástani elemzését végeztük idealizált 2D és 3D geometriai modelleken valamint valós aneurysmákról készült rotációs angiográfia 3D rekonstrukciójából készült véges elemes modelleken, számítógépes áramlás szimulációval. Idealizált modelleken összefüggést találtunk az aneurysma bemeneti nyílásának ("nyak") átmérője illetve területe és az aneurysmán belüli rotációs áramlás mértéke között. A nyak magassága befolyásolta a kialakuló örvényáramok helyét és számát. A legnagyobb nyíróerő a nyak áramlásirány szerinti távoli pontján lép fel. Valós aneurysmák véges elemes modelljein az áramlási mintát meghatározta, hogy az aneurysma a szülőér kanyarulatának küső vagy belső ívén, vagy elágazási pontján alakult-e ki, valamint hogy nyaka körkörösen, vagy csak egy oldalon érinti a szülőér falát. További különbséget eredményezett az aneurysma legnagyobb magassága és a szülőér hossztengelye által bezárt szög. Az érfalat falát körkörösen involváló zsákoknál szabálytalan örvényáramlást, a szülőérrel párhuzamosan elrendezett aneruysmáknál pedig sugár-áramlást észleltünk. Utóbbi esetekben az aneurysmzsák távoli fala áramlás elosztóként viselkedik. A dynamikus nyomás ilyenkor egyenetlen, az áramláselosztó pontnak megfelelően kisebb csúcsot mutat, míg más esetekben a zsák fala mentén egyenletes. Nem talátlunk egyértelmű összefüggést a nyíróerők eloszlásával kapcsolatban. Mindezek alapján megalapozottan feltehető, hogy a körkörös nyakkal eredő illetve a szülőér hossztengelyével párhuzamosan elrendezett aneurysmák hemodynamikai terhelése és vérzési kockázata magasabb lehet. | Peri-aneurysmal flow was studied in 2D and 3D idealized geometric models of sidewall aneurysms and on finite element models of real human intracranial aneurysms based on 3D reconstruction of rotational angiographic images using computerized flow simulations. On ideal models, the diameter and surface of the aneurysm?s entrance ("neck") significantly impacted the amount of rotational flow within the aneurysm sac and the heights of neck affected the number and site of intra-aneurysmal vortices. The peak shear stress was found at the upstream edge of the neck. On real aneurysm models, the flow pattern was influenced by the location of aneurysms on the inner or outer surface of a loop of the parent artery, by the limited or circumferential involvement of the parent artery?s wall and by the angle between the parent artery?s main axis and the heights of the aneurysm sac. Vortex flow was found in sidewall aneurysms with limited neck involvement, irregular vortex in those with circumferential involvement and jet flow in aneurysms with a parallel arrangement in relation to the parent artery. Dynamic pressure was unevenly distributed over the wall of the aneurysm in these later cases, while there was no peak of pressure in the others. No firm relationship was found between aneurysm geometry and shear stress distribution. These results suggest that aneurysms in a parallel position to the parent artery and those with circumferential involvement of the parent artery?s wall may have an increased hemodynamic stress and subsequently a higher likelihood of rupture.