基于CT動脈造影計算頸動脈分叉粥樣硬化狹窄處流體力學(xué)的初步研究

張清 范洪禹 于曉艷 劉芳

(大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科 遼寧大連 116001)

近年來,心腦血管疾病的發(fā)病率呈明顯上升趨勢,尤其是腦梗死造成的死亡、致殘引起了廣泛的重視。頸動脈尤其是頸總動脈分叉處動脈粥樣硬化性狹窄是導(dǎo)致腦梗死的重要原因之一,越來越多的研究集中在頸動脈分叉處管腔狹窄程度以及斑塊性質(zhì)等領(lǐng)域[1]。CTA是一種安全無創(chuàng)的檢查方法,對于頸動脈硬化狹窄部位、程度以及斑塊性質(zhì)有著良好的顯示能力,同時可以通過CTA采集頸動脈分叉處血管處管腔形態(tài)等信息,利用計算流體力學(xué)的方法可以計算狹窄處不同方位管壁的剪切力,以預(yù)測粥樣斑塊脫落的危險性[2]。

1 臨床資料

1.1 一般資料

回顧性選取10例經(jīng)CTA檢查確定為頸動脈分叉處狹窄的患者,管腔狹窄程度限定為中等程度狹窄,即狹窄程度為30%～69%。

1.2 掃描儀器及參數(shù)

采用philips公司16排螺旋CT進行圖像采集,先行頸部定位像掃描,之后進行頸部CT平掃,而后經(jīng)肘靜脈以4.0mL/s速率注入非離子型造影劑60mL,掃描范圍由主動脈弓上至顱底區(qū)域。掃描層厚為1.0mm,層間隔為1.0mm,使用標(biāo)準(zhǔn)重建圖像,矩陣為256×256。

1.3 圖像后處理及流體力學(xué)計算

截取頸動脈分叉上下各4cm范圍原始圖像,共計80幅,經(jīng)計算機處理提取頸動脈分叉段血管,進行圖像平滑、修正后使用三維網(wǎng)格對目標(biāo)進行網(wǎng)格劃分,導(dǎo)出文件。使用流體力學(xué)計算軟件對數(shù)據(jù)進行處理,得出不同區(qū)域血流速度、血流壓力以及管壁切應(yīng)力。

1.4 血管壁硬化斑塊脫落風(fēng)險預(yù)測

結(jié)合患者的CT平掃、CTA圖像確定頸動脈分叉處動脈粥樣硬化斑塊一般情況,結(jié)合流體力學(xué)分析后血液對于管腔內(nèi)壁的切應(yīng)力分布綜合分析斑塊脫落風(fēng)險。

2 結(jié)果

在10例患者頸動脈叉處均可見明顯的湍流區(qū)域,管壁四周的剪切力分布不均,頸動脈球部及頸內(nèi)動脈后壁剪切力多較低。部分病例斑塊CT平掃呈稍低密度甚至為脂肪密度,對應(yīng)剪切力分布區(qū)壓力較低,該類患者作為斑塊脫落高位人群提示給臨床,為下一步治療做準(zhǔn)備。

3 討論

有研究認(rèn)為,動脈硬化的好發(fā)部位可能與血管剪切力有關(guān),血液流動特征對內(nèi)皮功能、內(nèi)皮與底層結(jié)締組織的連接以及內(nèi)膜增生、平滑肌聚集具有重大影響[3]。管腔內(nèi)流動的血液對管壁不斷產(chǎn)生各種作用力,主要包括剪切力、周應(yīng)力以及壓應(yīng)力等,其中剪切力是與動脈粥樣硬化發(fā)生以及斑塊脫落最為相關(guān)的作用力。目前認(rèn)為:湍流區(qū)剪切力較低易于導(dǎo)致動脈粥樣硬化的發(fā)生以及斑塊的逐漸增大,相反剪切力較高的區(qū)域則不易形成斑塊,且該區(qū)域斑塊不易脫落[4]。頸動脈分叉處結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且個體差異較大,動脈粥樣硬化的發(fā)生導(dǎo)致局部管腔形勢更加復(fù)雜,血液對于管壁的沖擊分布不均,即便相同部位發(fā)生同種類型的粥樣斑塊,也可能出現(xiàn)截然不同的結(jié)果。通過計算機后處理觀察血液流體力學(xué)的變化,有利于頸動脈粥樣硬化斑塊的預(yù)后及治療。

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