颅内动脉瘤栓塞致密度与复发的血流动力学分析☆

赵庆平陈光忠李铁林赵炜袁源冯衍秋

颅内动脉瘤的形成与增大和血流动力学改变有关[1,2]。因此，评估动脉瘤的自然转归，就应研究载瘤动脉与瘤腔内的血流动力学改变。我们通过对临床多年治疗经验总结，并参考相关资料,建立了一种在数字减影血管造影（digital subtraction angiography,DSA）过程中，对载瘤动脉内和动脉瘤内血流动力学评估的方法,对于分析动脉瘤的生长和栓塞后复发的原因具有一定临床和研究价值，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 临床资料选取珠江医院神经外科2005年1月至2006年1月期间，进行血管内栓塞治疗的单发动脉瘤，且具有6个月DSA随访的15例病例资料。其中男7例，女8例；年龄32～64岁，平均（43.93±7.63）岁。

1.2 栓塞致密度分度方法及标准 分别用Ⅰ°、Ⅱ°、Ⅲ°、Ⅳ°来代表栓塞致密度；：Ⅰ°栓塞致密度≥95%；90%≤Ⅱ°＜95%；80%≤Ⅲ°＜90%；Ⅳ°＜80%。

1.3 图像获取及分析方法 图像获取用DSA自备组件（MULTISTAR T.O.P,SIEMENS,Forchheim,Germany），脑DSA参数：速度为每秒6帧，解析度为1024×1024像素。DSA影像资料以NTSC视频信号的形式存储。连续的DSA影像转换成视频信号后，再将其数字化为320×240×8个点组成的方阵储存到个人计算机内(ACOM.PC Lite.V1.0.Siemens medical System,Inc.)。用图像处理软件(Image Analysis tools,Sigma Scan Pro 5.0 Demo.SYSTAT.software,Inc.)依据动脉瘤的大小，实际计算面积3mm×3mm，每张DSA影像方阵包含320×240像素[3]。应用上述软件绘制时间密度曲线，并根据时间密度曲线分别选定动脉瘤不同治疗时期中心区域和相应载瘤动脉区域，对其血流变化情况进行监测分析。

1.4 统计学方法 动脉瘤的大小用术中测得的动脉瘤腔最大长、宽的和（L+W）来计算，将L+W≤10mm动脉瘤定义为较小动脉瘤；把L+W＞10mm的动脉瘤定义为较大动脉瘤。数据处理用SPSS10.0。

2 结果

2.1 动脉瘤基本特征及随访结果 动脉瘤长宽之和（L+W）4.2～25.33mm，平均（12.57±6.19）mm；动脉瘤位于前交通动脉3例，颈内动脉2例，大脑中动脉1例，基底动脉分叉处3例，后交通动脉6例（见表1）。9例患者的栓塞密度达到Ⅰ°标准；2例为Ⅱ°；4例为Ⅲ°，半年后经DSA复查证实，栓塞密度为Ⅰ°的9例患者中没有复发；Ⅱ°患者有1例复发；Ⅲ°患者全部复发。载瘤动脉流入曲线系数PKa及动脉瘤中心的流入系数ACKa见表1。ACKa/PKa的均值为0.662±0.226。

2.2 时间-密度曲线动脉瘤及载瘤动脉近动脉瘤中心区域是选定的相应观测区域，图1是拟合前后的多像素时间－密度曲线。选定域内多像素拟合后时间-密度曲线方程为：

X=KaD/(Ka-Ke)(e-Ket/λ-e-Kat/λ)

其中X:密度；D:依最初的注射剂量测得造影剂的最初浓度；Ka：流入曲线的系数（L/s）；Ke：流出曲线系数（L/s）；λ：分割系数（λ等于1，因为造影剂在血液中均匀弥撒，单位mL）。这里的流入曲线系数Ka和流出曲线系数Ke分别反应了单位时间内每个像素的灰度值由低到高和由高到低的变化过程，Ka值越高说明单位时间内像素的灰度值由低到高变化越快，也说明造影剂通过该观测区的速度越快，那么Ka就可以作为反应血流速度的客观指标，Ke的道理相同。

表1 动脉瘤及载瘤动脉各参数及动脉瘤栓塞效果和随访

图1 动脉瘤大小与ACKa和PKa值的相关线图

2.3 L+W与PKa、ACKa的基本统计量及栓塞效果由表1可以得知载瘤动脉流入曲线系数PKa（mean±SD）为：1.041±0.738。动脉瘤中心的流入系数ACKa（mean±SD）为：0.667±0.550。载瘤动脉的流入系数Ka值大于动脉瘤中心的Ka值，因此，可以说载瘤动脉内的血流速度有大于动脉瘤内血流速度的趋势(表2、图2)。从表2中可以看出随着动脉瘤长宽和的值变小，ACKa值会逐渐变大，但PKa值的变化与动脉瘤长宽和的值无关。而且从图2中可以看出PKa线一直在ACKa线以上，同时二者的变化有同步的特点，说明PKa值对ACKa值有影响。

2.4 动脉瘤大小与PKa相关性分析 由表1可知动脉瘤的长宽和与ACKa/PK两个变量为非二元正态分布，进行等级相关分析，相关系数为rs=-0.632,P=0.011(双侧)，二者的相关性有统计学意义。

2.5 典型病例 病例1：64岁女性，首发症状为突发头痛、呕吐、复视，并逐渐转入昏迷。CT检查提示蛛网膜下腔少许出血并右额颞顶硬膜下血肿。行右额颞血肿清除去骨瓣减压术后，DSA示右侧颈内动脉海绵窦段囊性动脉瘤，其L+W为16mm（图3）。用总长度80cm的GDC10将其栓塞。右侧颈内动脉造影显示动脉瘤栓塞密度为Ⅳ°（图4）。然而，栓塞后的DSA显示ACKa/PKa值由0.404增至0.650。15个月后再次复查DSA见弹簧圈明显被压缩（图5），第二次补充GDC栓塞后，右侧颈内动脉造影显示动脉瘤栓塞密度仍为Ⅳ°（图6），ACKa/PKa值由0.509增至0.720。

分别选定动脉瘤不同治疗时期中心区域和相应载瘤动脉区域（图7），监测指标Ka并进行比较（表3）。可以看出瘤腔内的血流指标ACKa(L/s)、ACKa/PKa指标随栓塞－复发－再栓塞的不同过程出现波动，而载瘤动脉内血流指标PKa(L/s)变化与栓塞无关（图8）。

图2 较大动脉瘤和较小动脉瘤栓塞过程中ACKa/PKa变化趋势图（纵坐标：ACKa/PKa;横坐标：栓塞过程中弹簧圈序号）

图3 DSA正侧位提示右侧ICA海绵窦段AN

图4 动脉瘤GDC10栓塞后瘤颈残留（栓塞密度Ⅳ°）

图5 15个月后复查DSA动脉瘤复发

图6 动脉瘤用EDC10补栓瘤颈仍有残余（栓塞密度为Ⅳ°）

图7 同一动脉瘤不同时期的DSA表现以及我们关注区域。A：栓塞治疗以前；B：第一次栓塞治疗；C：第一次栓塞后15个月AN复发；D：第二次补栓塞。AC：动脉瘤中心区域；P：载瘤动脉选定区域

图8 动脉瘤腔内血流指标随瘤腔栓塞与复发波动线图（纵坐标为平均血流速度及ACKa/PKa值；横坐标1～4分别代表栓塞前、第一次栓塞后、复查时、补充栓塞后）

表2 病例1和10动脉瘤栓塞过程中中心区血流变化比较

表3 动脉瘤内和载瘤动脉内不同治疗时期血流变化指标

3 讨论

随着栓塞材料和技术的不断进步和发展，血管内介入治疗逐渐成为颅内动脉瘤治疗的主要方式之一。然而，由于弹簧圈具有可压缩性，从而导致动脉瘤可能复发，一直是困扰动脉瘤介入的问题。从因果关系上分析，弹簧圈被压缩通常要有两个必不可少的条件：一是栓入动脉瘤腔内的弹簧圈仍存在可以被压缩的空间；二是有将其压缩或推移的外力。这两个条件都与不完全填塞有关。

我们在研究中注意到如下现象：较小动脉瘤内血流相对指标ACKa/PKa值在栓塞过程中有逐渐变小趋势，而较大动脉瘤在栓塞过程中表现为ACKa/PKa值也逐渐变小，但幅度缓慢，瘤颈部NKa值却明显增加，接近PKa的数值。表2显示了动脉瘤栓塞过程中，其中心部位的血流变化情况。其中病例1为较大动脉瘤，病例10为较小动脉瘤。在病例1栓塞过程中，ACKa/PKa表现逐渐变小，但降幅较缓慢，而在病例10较小动脉瘤栓塞时ACKa/PKa值随着弹簧圈的不断栓入而明显变小。同时，在栓塞结束后，病例1动脉瘤瘤颈残留部仍可测到Ka值为0.783,以NKa表示，而PKa为0.824。NKaPKa=0.950，血流被明显加速。分析瘤腔内血流变化的可能原因如下：对于较大的动脉瘤，血液流经载瘤动脉突然进入相对较大的瘤腔空间会突然弥撒、减缓并形成涡流，使栓塞前的ACKa/PKa值相对较小，而在动脉瘤被不断填塞的过程中，将伴随着瘤内血流动力学的不断变化，即瘤腔不断缩小，血流缓冲的空间缩小，血流中的慢成分（即涡流）明显减少，血流在瘤腔内的行程也会越来越短，能量衰减越来越少，血流速度加快，对单位面积上的冲击压力即切应力将会逐渐变大。这就是为什么栓塞后的ACKa/PKa值相对变大或变化不明显，而NKa值接近载瘤动脉内PKa数值明显增大的原因。如果栓塞不致密，将存在弹簧圈被压缩的客观条件，较松散的弹簧圈将受到比原来更快的血流冲击。被压缩和动脉瘤复发将成为可能[3-7]。

较小动脉瘤的情况则不同，由于栓塞前动脉瘤腔较小，瘤腔内血流的慢成分较少，或只有快成分。血液流经动脉瘤腔时流速衰减较小，在弹簧圈填塞瘤腔的过程，血液被不断从瘤腔中分流出，进入瘤腔的血液将逐渐变少，致密填塞将最终将动脉瘤与血液循环隔离开来。因此，可以认为动脉瘤的长宽之和与ACKa/PKa值间的负相关关系可以作为血流速度衰减的客观指标，即当血流从载瘤动脉流入较大的动脉瘤腔时其流速度衰减值较小动脉瘤大。

通常，血流对瘤颈所产生的剪切应力与血流衰减的梯度相一致，较小动脉瘤在弹簧圈栓入后血流将明显减少，一旦填塞致密，瘤腔内血流即告终止。正如上所述，较大动脉瘤的情况有所不同，除非达到致密填塞，否则，血液对动脉瘤残余部分所产生的剪切力还可能随血流速度加快而加大，成为动脉瘤复发的可能原因。以侧壁动脉瘤为例，如动脉瘤最终被完全填塞，那么血液在原来瘤颈部的层流将得以恢复，瘤颈部位和其他部位的管壁一样接近血液流动的最外层，流速最慢，仅受到血液对管壁的搏动和容量所产生的均匀压力，瘤颈区域的内皮修复成为可能，复发的机率将大为降低。而对于处于分叉部的或其他处于血流轴向上的动脉瘤情况会有不同[8,9]。

当然，致密填塞后动脉瘤内血流不容易观察到。因此，我们使用的方法只用于评估动脉瘤致密填塞前的血流。这一设计可以简单准确的测量动脉瘤血流，安全的评估动脉瘤的自然转归，还可以进一步评估动脉瘤每一部分所受到的剪切力，为临床分析判断动脉瘤出血倾向、制定栓塞治疗策略及评估预后提供依据，有待于临床实践进一步证实。

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