后交通動脈瘤破裂風險因素分析與評估

丁煜昊 ，王劍刃 ，謝 濤 ，林荔青 ，林澤西 ，朱巍巍 ，傅西安 ，蒲 軍

（1）南京醫科大學姑蘇學院/蘇州市立醫院/南京醫科大學附屬蘇州醫院神經外科，江蘇 蘇州 215008;2）蘇州大學附屬第一醫院神經外科，江蘇 蘇州 215031;3）昆明醫科大學第二附屬醫院 神經外科，云南 昆明 650033）

顱內未破裂動脈瘤（unruptured intracranial aneurysms，UIAs）存在于約3%的成年人群中，隨著現代醫學檢查設備的更新與進步，越來越多的UIAs 在體檢及臨床篩查中被發現。臨床醫師對UIAs 的管理往往存在選擇困難，一方面動脈瘤破裂事件的發生可導致較高病死率（51%）[1]，而另一方面的臨床分析發現UIAs 年均破裂風險僅為0.5%～2.0%，甚至低于顯微手術及血管內介入等治療的并發癥率[2]。部分研究認為動脈瘤形態、吸煙史、家族史、高血壓或糖尿病可能增加UIAs 破裂的風險，但仍沒有確定性結論[3]，因此識別高破裂傾向的UIAs 加以積極治療顯得尤為重要，而對穩定的UIAs 進行隨訪觀察，以規避不必要的手術風險同樣具有重大意義。

顱內動脈瘤的形態差異性很大，發病部位以及及動脈瘤生長指向的不同都與動脈瘤破裂概率相關[4]。其中后交通動脈瘤（posterior communicating artery aneurysm，PComA）是常見的顱內動脈瘤之一，且破裂的概率大于其他顱內動脈瘤，占所有顱內動脈瘤的15%～25%[5]。為了實驗對象的同質性，本文選取南京醫科大學附屬蘇州醫院、蘇州大學附屬第一醫院收治的后交通動脈瘤患者的臨床資料、影像學資料及臨床結果進行回顧性分析，篩選出有統計學意義的臨床指標及影像學指標，為今后建立風險評估模型及驗證奠定前期基礎，以期更精確地指導臨床進行預防和干預，降低UIAs 破裂風險。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019 年3 月至2021 年12 月在南京醫科大學附屬蘇州醫院、蘇州大學附屬第一醫院神經外科收治的診斷為后交通動脈瘤的78 例患者資料，其中破裂動脈瘤49 例作為觀察組，未破裂動脈瘤29 例作為對照組。觀察組中男性17 例、女性32 例；年齡（64±8.7）歲，有長期吸煙史的17 例，有糖尿病史8 例；對照組中男性14 例，女性15 例，年齡（61±6.9）歲，有長期吸煙史12 例，有糖尿病4 例。研究對象及家屬均知情同意，并簽署知情同意書；本研究也獲得醫院倫理委員會批準。

1.2 納入標準和排除標準

納入標準：依據《中國蛛網膜下腔出血診治指南2019》[1]對動脈瘤進行分組：破裂組：（1）經頭顱CT 診斷為蛛網膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）、腦內血腫、硬膜下血腫、腦室積血；排除顱腦外傷所致；（2）經CTA、MRA、DSA 診斷為責任動脈瘤所致出血；（3）動脈瘤及SAH 的診斷為入院48 h 內做出的；（4）近似球形的后交通動脈瘤。未破裂組：（1）不伴SAH 且既往無SAH 及腦出血病史，經體檢無意發現的動脈瘤；（2）有顱神經麻痹癥狀不伴SAH，經相關檢查確診的動脈瘤。

排除標準：（1）顱內多發動脈瘤；（2）合并其他顱內疾病，如動靜脈畸形、顱內腫瘤或者外傷感染致假性動脈瘤；（3）夾層動脈瘤或梭形動脈瘤；（4）顱內動脈瘤家族史。

1.3 動脈瘤形態學及血流動力學分析

1.3.1 動脈瘤形態學資料采集方法將3D-DSA圖像在Geomagic Studio 12 中進行處理，得到形態學分析所需組件，生成網格文件后導入NX 10.0軟件進行計算，以減少人工測量誤差。最終獲得動脈瘤大小、高寬比（aspect ratio，AR）、大小比率（size ratio，SR）、波動指數（undulation index，UI）、非球形指數（nonsphericity index，NSI）、橢形指數（ellipticity index，EI）等形態學參數，見圖1。

圖1 動脈瘤形態學資料Fig. 1 Morphological data of aneurysms

1.3.2 動脈瘤血流動力學資料采集方法將CTA、MRA 及DSA 原始斷層掃描數據以DICOM 格式導入Mimics Medical 21.0 進行三維重建，重建后的三維圖形以立體光造型文件（stereolithographic，STL）格式導出；利用逆向工程軟件Geomagic Studio 2012 對模型進行平滑、切割、動脈截除等處理，最終得到流體分析所需的模型文件。

1.3.3 動脈瘤的數值模擬及流體分析方法將三維格式文件導入致Fluent 2020 R1 軟件生成計算網格，劃分載瘤血管入口、出口及瘤頸平面。對邊界條件進行設定，計算當中將血液視為不可壓縮的牛頓流體，血管入口條件設定為：血流性質為層流，血液密度1 060 kg/m3，粘度為0.003 5 Pa·s，管壁性質為剛性壁，入口速度依據心動周期使用AnsysCFX 調用入口速度，模擬過程中步長為0.001 s，心動周期為0.8 s，模擬2 個心動周期，取最終結果進行分析：包括壁面切應力（wall shear stress，WSS）、壓力及流場特征，并輸出分析結果，見圖2。

圖2 血流動力學資料Fig. 2 Hemodynamic data

1.4 統計學處理

采用SPSS19.0 統計學軟件對數據進行分析，計數資料采用χ2檢驗。形態學及血流動力學危險因素進行單因素分析，對破裂組與未破裂組各參數以student-t 檢驗（參數呈正態分布）或Wilcoxon 秩和檢驗（參數呈非正態分布）進行比較分析，服從正態分布的計量資料以均數±標準差（）表示；計數資料用例數和百分率（%）表示，篩選出有統計學意義的形態學與血流動力學參數。P＜ 0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2 組臨床資料比較

2 組患者的性別，年齡，吸煙史，高血壓病史，糖尿病史相比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

2.2 動脈瘤形態學結果

2 組形態學分析結果：最大徑、SR、UI、NSI2 組比較，差異有統計學意義（P ＜0.05）；AR、NSI、EI 差異無統計學意義（P＞ 0.05），見表2。

表2 破裂組與未破裂組患者形態學參數比較Tab.2 Comparison of morphological parameters between two groups

2 組形態學分析結果：WSS（Pa）2 組比較，有明顯統計學意義（P＜ 0.05），WSSG（Pa/mm）、OSI，差異無統計學意義（P＞ 0.05），見表3。

表3 破裂組與未破裂組患者血流動力學參數比較Tab.3 Comparison of hemodynamic parameters between the two groups

3 討論

對未破裂腦動脈瘤的臨床研究大多是回顧性分析，既往的研究認為包括性別、年齡、吸煙及高血壓等是顱內動脈瘤破裂的高危因素。一部分學者認為動脈瘤的破裂事件與年齡呈負相關，另一部分研究則認為年齡增長是顱內動脈瘤破裂的風險因素，對于這些流行病學因素的相關性，學術上一直爭論不斷而難以有定論[1]。本研究發現，年齡、性別、吸煙史等社會學因素，差異無統計學意義（P＞ 0.05）。

本次研究中臨床相關結果表明，高血壓對動脈瘤破裂的影響，差異無統計學意義（P＞ 0.05）。收集病例的過程中筆者發現，動脈瘤破裂組患者中高血壓病的比例較高，但其中部分人群既往并無明確高血壓病史，高血壓的癥狀常出現于SAH急性期。有研究表明，所有SAH 患者的急性期平均動脈壓均較正常血壓升高[6]，劉清源等[7]對于顱內動脈瘤破裂的臨床分析中發現，一部分破裂動脈瘤患者入院時血壓較高，經內科治療血壓控制良好，顱內動脈瘤再破裂前患者的血壓亦無明顯波動，基本在正常范圍內，說明患者入院時高血壓癥狀可能與SAH 導致的內源性反應有關[6]，因此筆者認為高血壓預測顱內動脈瘤破裂風險的價值不大。

筆者的研究表明，臨床因素似乎與顱內動脈瘤破裂相關性不大，因此形態學和血流動力學參數分析顯得尤為重要。因為不同部位的動脈瘤血流動力學影響均有不同，因此選取后交通動脈瘤來獨立分析其風險因素，這樣就能規避很多不可預見性復雜的血流動力學因素的影響，使研究數據更趨于可靠。

在本實驗中，筆者評估了后交通動脈瘤的多種形態學參數，包括最大徑、AR、SR、UI、NSI、EI 等，通過研究發現，最大徑、SR、UI、NSI 2組比較，差異有統計學意義（P＜ 0.05），AR、NSI、EI 差異無統計學意義（P＞ 0.05），說明后交通動脈瘤的一些形態學參數和動脈瘤破裂密切相關，形態學因素可能在未來動脈瘤破裂的預測中發揮重要作用。最大徑破裂組顯著高于未破裂組，說明動脈瘤的大小和破裂風險有關，SR 即動脈瘤的最大高度與載瘤動脈直徑的比值，是動脈瘤破裂的另一個危險因素，更大的最大徑及SR，意味著更大的動脈瘤，具有更高的破裂風險率。UI、NSI破裂組明顯高于未破裂組，表明不規則的后交通動脈瘤更容易破裂。最近的研究認為[8]：動脈瘤的大小、不規則的瘤壁形態與動脈瘤破裂有密切聯系，這與本文觀點一致。

AR、NSI、EI 在本實驗中2 組之間差異無統計學意義（P＞ 0.05）。對于動脈瘤破裂相關的各項形態學參數的研究，結論爭議很大[9]，目前有研究認為AR 是動脈瘤破裂的獨立危險因素，但也有研究認為AR 不是動脈瘤破裂的統計學顯著預測因子，而對于NSI、EI 也作為未破裂動脈瘤的破裂風險進行了研究，但是仍然沒有很好地確定。

對于顱內動脈瘤的血液動力學研究也是目前的熱點之一，有相關研究發現[10-12]，血流動力學參數影響血管內皮的炎癥與修復過程，參與動脈瘤壁的重塑，血管內皮細胞將機械相關信號轉換為生物信號，從而激活分子通路維持血管內皮系統的穩定。

血流過程中對血管產生的壓力稱為生物應力，包括剪應力、壓力和張應力。WSS 即壁面剪應力，是血流對管壁截面的切向摩擦力，它是研究最多的血流動力學因素之一，其與血流速度及血流粘度正相關。當血流速度增高或降低時產生切應力梯度（wall shear stress gradient，WSSG）。WSS 梯度（WSSG）反映了WSS 矢量在流向上的大小變化，與流向距離有關，它用于具有復雜幾何形狀和/或上升血管的未破裂動脈，它可以被認為是WSS 沿血管長度的變化。振蕩剪切指數（oscillatory shear index，OSI）表示WSS 波動幅度，并將切向力振蕩描述為心動周期的函數，OSI 測量流動方向的時間變化，而不是空間變化。

2 組形態學分析結果表明WSS（Pa）2 組比較差異有統計學意義（P＜ 0.05），WSSG、OSI 差異無統計學意義（P＞ 0.05）。在對動脈瘤的血流動力學分析過程中發現，未破裂動脈瘤相對光滑完整的瘤頂部位WSS 較低，提示此處血流速度較慢；而WSS 數值較高的位置則存在于瘤頸部及瘤腔形態不規則處，此處形成湍流進一步對瘤壁的造成沖擊，導致血流的速度和方向快速變化，形成正負WSSG 區域[13]。因此低WSS 可能是后交通動脈瘤破裂的獨立風險因素。由于WSSG（Pa/mm）、OSI 由于涉及各個點的距離及時間變化，在分析中主觀因素對結果影響很大，本文認為這2 個因素對后交通動脈瘤破裂的預測可作為宏觀分析因素，作為動脈瘤破裂獨立風險因素的意義不大。

還有許多其他血液動力學因素正在研究中，例如相對停留時間[14]、梯度振蕩數[15]、動脈瘤形成指標和剪切指數。血液動力學緊張性刺激可觸發血管壁中的炎性級聯，這可影響血管壁的厚度和動脈瘤壁的形態和厚度[16]。此外，這些緊張性刺激可能導致血管壁和動脈粥樣硬化的變化[17]。這就需要在今后的工作中尋找和驗證更可靠的破裂相關形態學和血流動力學指標。