基于CT动脉造影计算颈动脉分叉粥样硬化狭窄处流体力学的初步研究

张清 范洪禹 于晓艳 刘芳

(大连大学附属中山医院放射科 辽宁大连 116001)

近年来,心脑血管疾病的发病率呈明显上升趋势,尤其是脑梗死造成的死亡、致残引起了广泛的重视。颈动脉尤其是颈总动脉分叉处动脉粥样硬化性狭窄是导致脑梗死的重要原因之一,越来越多的研究集中在颈动脉分叉处管腔狭窄程度以及斑块性质等领域[1]。CTA是一种安全无创的检查方法,对于颈动脉硬化狭窄部位、程度以及斑块性质有着良好的显示能力,同时可以通过CTA采集颈动脉分叉处血管处管腔形态等信息,利用计算流体力学的方法可以计算狭窄处不同方位管壁的剪切力,以预测粥样斑块脱落的危险性[2]。

1 临床资料

1.1 一般资料

回顾性选取10例经CTA检查确定为颈动脉分叉处狭窄的患者,管腔狭窄程度限定为中等程度狭窄,即狭窄程度为30%～69%。

1.2 扫描仪器及参数

采用philips公司16排螺旋CT进行图像采集,先行颈部定位像扫描,之后进行颈部CT平扫,而后经肘静脉以4.0mL/s速率注入非离子型造影剂60mL,扫描范围由主动脉弓上至颅底区域。扫描层厚为1.0mm,层间隔为1.0mm,使用标准重建图像,矩阵为256×256。

1.3 图像后处理及流体力学计算

截取颈动脉分叉上下各4cm范围原始图像,共计80幅,经计算机处理提取颈动脉分叉段血管,进行图像平滑、修正后使用三维网格对目标进行网格划分,导出文件。使用流体力学计算软件对数据进行处理,得出不同区域血流速度、血流压力以及管壁切应力。

1.4 血管壁硬化斑块脱落风险预测

结合患者的CT平扫、CTA图像确定颈动脉分叉处动脉粥样硬化斑块一般情况,结合流体力学分析后血液对于管腔内壁的切应力分布综合分析斑块脱落风险。

2 结果

在10例患者颈动脉叉处均可见明显的湍流区域,管壁四周的剪切力分布不均,颈动脉球部及颈内动脉后壁剪切力多较低。部分病例斑块CT平扫呈稍低密度甚至为脂肪密度,对应剪切力分布区压力较低,该类患者作为斑块脱落高位人群提示给临床,为下一步治疗做准备。

3 讨论

有研究认为,动脉硬化的好发部位可能与血管剪切力有关,血液流动特征对内皮功能、内皮与底层结缔组织的连接以及内膜增生、平滑肌聚集具有重大影响[3]。管腔内流动的血液对管壁不断产生各种作用力,主要包括剪切力、周应力以及压应力等,其中剪切力是与动脉粥样硬化发生以及斑块脱落最为相关的作用力。目前认为:湍流区剪切力较低易于导致动脉粥样硬化的发生以及斑块的逐渐增大,相反剪切力较高的区域则不易形成斑块,且该区域斑块不易脱落[4]。颈动脉分叉处结构复杂,且个体差异较大,动脉粥样硬化的发生导致局部管腔形势更加复杂,血液对于管壁的冲击分布不均,即便相同部位发生同种类型的粥样斑块,也可能出现截然不同的结果。通过计算机后处理观察血液流体力学的变化,有利于颈动脉粥样硬化斑块的预后及治疗。

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