应用计算机流体力学方法评估多发性颅内动脉狭窄患者各狭窄病灶发生卒中风险的差异

Intracranial atherosclerotic stenosis or occlusion is an important etiology subtype of ischemic stroke. All the time since, stenosis severity was thought to be the main reference index for clinical treatment and research. However, in routine work clinicians found the percentage of stenosis could not reflect the ischemia risk completely, instead the hemodynamic state across the lesion, the extent of collateral circulation and perfusion impairment downstream the stenosis are more important. Hemodynamic study has wide application prospect in the field of cerebrovascular disease. Some current studies have developed an assessment method by computational fluid dynamics (CFD) based on noninvasive image acquisition technique, but these have not been fully validated. This study was aimed to validate the method of CFD simulating fractional flow calculation by pressure guide wire measurement technology and compared the consistency of results based on different imaging methods. We also aimed to take the validated method existing to stroke database, calculate the fractional flow of each lesion for patients with multiple intracranial artery stenoses, predict the risk of recurrent stroke, lay the foundation for further clinical trials and new treatment, provide the reliable tool for selecting high-risk vascular lesions.

颅内动脉粥样硬化性狭窄或闭塞是缺血性卒中的重要病因亚型。一直以来，动脉粥样硬化病灶的狭窄程度被认为是临床治疗和研究的主要参考指标。然而，在临床工作中人们发现，狭窄率并不能完全反应缺血的风险，而狭窄处血流动力学的状态、狭窄区域侧支循环的程度及狭窄远端的灌注损伤是更重要的参考指标。血流动力学研究在脑血管病领域具有广泛的应用前景。现有研究提出了基于无创技术的计算机血流动力学评估方法，但这些计算方法并没有得到充分的验证。本研究拟通过微导管测压技术对计算机流体力学模拟计算血流分数的方法进行验证，比较基于不同影像学检查方法所得出结果的一致性。并将验证过的方法应用于现有卒中数据库中，通过计算多发颅内动脉狭窄患者各狭窄病灶的血流分数，预测卒中复发的风险，为将来进一步开展临床试验、探索新的治疗方法奠定基础，为准确筛选高危血管提供可靠的工具。

长期以来，颅内动脉粥样硬化病灶的狭窄程度被认为是临床治疗和研究的主要参考指标。然而，在临床工作中人们发现，狭窄率并不能完全反应缺血的风险，而狭窄处血流动力学的状态、狭窄区域侧支循环及狭窄远端的灌注损伤是更重要的评估指标。本研究主要内容是应用计算机血流动力学方法建立无创颅内动脉狭窄血流动力学评估方法，与压力导丝测量结果进行比较，验证这种方法的可靠性和准确性，评估其临床意义，在现有队列研究数据库中评估其与卒中发病的相关性。本研究首先入组34例拟进行血管内治疗的颅内动脉狭窄患者，应用压力导丝对责任病灶两端血管内压力进行测定。然后，应用这些患者术前术后的CTA原始图像对全脑血管几何结构进行三维重建，并建立计算机血流动力学（CFD）模型，计算病灶两端的血管内压力和压力比。通过比较发现，CFD 模拟计算的狭窄近端压力(Pa)、狭窄远端压力(Pd)、压力比(FPR)与压力导丝的测量结果具有较高的一致性，相关系数分别为0.84, 0.94, 0.86， P<0.0001。同时，我们还比较了FPR与CTP各参数、狭窄程度和侧支代偿水平之间的相关性。结果发现，FPR与 rMTT和 rTTP呈明显负相关性，但与 rCBF 及 rCBV 未发现明显相关性。另外，在分析血流分数与狭窄程度的相关性时发现，在侧支代偿较差的患者中，血流分数与狭窄程度之间呈明显的负相关性，r= -0.677，P=0.032；但在侧支代偿较好的患者中，两者之间无明显的相关性。最后，在CICAS（即中国颅内动脉粥样硬化研究）数据库中筛选了91例大脑中动脉狭窄50-99%的病例进行CFD分析，根据MCA狭窄是否位于梗死病灶同侧，将患者分为症状性MCA狭窄和非症状性MCA狭窄，结果显示：与非症状性MCA比较，症状性MCA狭窄组FPR显著降低，分别为0.82±0.23和0.91±0.13，p=0.018。提示血流动力学异常的血管发生脑卒中的风险较高。通过这项研究，我们建立了对颅内动脉狭窄病患的新型无创脑血流动力学评估方法。狭窄两端压力比（FPR）是反应狭窄程度、侧支循环状态及脑灌注的综合指标，有望成为优化颅内动脉狭窄诊疗策略的新型参考指标。