3D仿真模型及计算机模型在破裂腹主动脉瘤中的血流动力学研究

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is defined as a segmental dilation in abdominal aorta and it can be fatal when ruptured. The AAA dilation is currently regarded as an irreversible process and therefore, it is of great importance to intervene prior to its rupture. The surgical or endovascular treatment is required when the aneurysmal diameter is greater than 5.5cm. However, the contributing factors for rupture are not well defined. The exact therapeutic time window is still hard to determine for individual patients. Previous studies regarding ruptured AAAs mainly focus on their morphologic features. Recent studies have revealed that the haemodynamic features may be more significant than morphology in contribution to rupture. These haemodynamic studies, however, are basically dependent on computational fluid dynamics (CFD). This technique is still not convincing in terms of reflecting the clinical reality. Our study is to extract patient-specific CT data and innovatively transfer them to 3D phantom models and computational models. Blood flow will be simulated to flow through the phantom and computational models respectively. By comparing the haemodynamic similarities between two different models, the reliability of haemodynamic simulation both models can be verified. Moreover, haemodynamic features of the ruptured AAA can be identified and used to predict the ruptured risk.

腹主动脉瘤为局限性扩张的腹主动脉段，其扩张被认为是不可逆的过程，而动脉瘤的破裂可导致致命性的出血，因此对腹主动脉瘤破裂的预防极为重要。目前直径在5.5cm以上的腹主动脉瘤为外科或腔内积极治疗的重要指征，然而导致其破裂的因素很多，机制尚不明确。而对于特定的患者，外科或腔内积极干预的时间窗仍未达成共识。目前研究较多的为破裂腹主动脉瘤的形态学特征，最近的研究则认为动脉瘤内血流动力学的特征比其形态特征更为重要，而这些研究主要是基于计算流体动力学技术，由于其自身的缺点，其模拟的真实度仍受限制。本研究采用特定患者的CT影像学资料，首创性地对破裂动脉瘤通过3D打印技术建立仿真模型，同时建立计算机数字模型，比较及验证两种模型模拟流体动力学的可靠性，从而明确腹主动脉瘤破裂的血流动力学特征，实现预测动脉瘤破裂的风险。

腹主动脉瘤为局限性扩张的腹主动脉段，其破裂可导致致命性的出血，因此对腹主动脉瘤破裂的预防极为重要。然而导致其破裂的因素很多，机制尚不明确。目前研究较多的为破裂腹主动脉瘤的形态学特征，但是对中国人的腹主动脉瘤破裂的形态学特征仍未有系统研究。另外，最近的研究则认为动脉瘤内血流动力学的特征比其形态特征更为重要，而这些研究主要是基于计算流体动力学技术，由于其自身的缺点，其模拟的真实度仍受限制。本研究采用特定患者的CT影像学资料，首创性地对破裂动脉瘤通过3D打印技术建立仿真模型，从而明确腹主动脉瘤破裂的血流动力学特征。本课题目的是通过对中国患者破裂和症状性腹主动脉瘤的形态学和血流动力学研究，实现预测动脉瘤破裂的风险从而确定最佳的治疗时间。. 在形态学研究中，我们收集本院264例腹主动脉瘤的病人资料并通过对35例症状性／破裂腹主动脉瘤和67例无症状腹主动脉瘤的形态学分析，发现在中国人群体中，腹主动脉瘤的直径(5.8+/-1.4 cm vs. 5.0+/- 0.9 cm; P =0.001)，长度 （8.8+/-0.6 cm vs. 7.0+/-0.3 cm; P=0.002），腔内血栓的最大厚度(1.7+/0.2 cm vs. 1.3+/0.1 cm; P=0.039）与动脉瘤的破裂风险相关。动脉瘤的直径被认为最直接的影响因素，而动脉瘤的长度和血栓也是重要的因素，特别对于临界值直径的动脉瘤。其它形态学因素患者的基本特征，相关基础疾病及相关疾病均没关系。. 在血流动力学研究中，我们通过3D打印技术制作真实的动脉瘤模型。同时，我们利用双泵技术，研究出一种新型的稳定的体外血流动力学系统，能对特定的动脉瘤模型进行体外研究。而对仿真模型的制作，邵氏硬度为5A的硅胶材料能达到最佳模拟状态。我们研究结果表明，直径越大的动脉瘤，瘤内的血压及血流速度越大，瘤壁的变形率越小， 同时瘤壁张力和应力越大。