多層裸支架技術治療主動脈瘤的臨床及生物力學機制的研究.pdf

1、研究背景:傳統(tǒng)開放手術治療主動脈瘤創(chuàng)傷較大，導致部分一般狀況較差的患者難以耐受。腔內修復術(EVAR)的出現(xiàn)為此類患者提供了一個有效的治療途徑，具有明顯的微創(chuàng)優(yōu)勢。但以往基于覆膜支架的EVAR在面臨累及重要分支動脈的復雜主動脈瘤時卻遇到難題，原因是覆膜支架在隔絕動脈瘤的同時會將附近的重要分支動脈一同遮蔽掉，從而導致嚴重的靶器官缺血甚至發(fā)生壞死。在此背景下，多層裸支架技術(Multilayer uncovered stent)應運而生。其

2、不再通過機械屏障的原理隔絕動脈瘤，而是利用人體生理性凝血功能，誘導血栓在瘤腔內形成，從而達到治療效果。
　　研究目的:目前，針對多層裸支架技術的臨床和基礎研究剛剛起步，其安全性及有效性尚無一致意見。本研究將從裸支架血液動力學原理入手，分析裸支架相關參數(shù)（孔隙率、滲透性等）對其血液動力學效應的影響;并在隨后的臨床研究中分析多層裸支架技術治療動脈瘤的中期療效;最后通過計算機模擬研究分析裸支架誘導瘤腔內的血栓形成對管壁的生物力學效應。綜

3、合血液動力學、臨床及生物力學三方面的研究結果，初步評估多層裸支架技術腔內治療主動脈瘤的安全性及有效性，并為后續(xù)臨床及基礎研究提供理論基礎。
　　研究方法:1）不同層數(shù)裸支架血液動力學研究。選取臨床中最常用的裸支架產品（Sinus-XL stent，德國Optimed公司），對其進行高清照相。在MATLAB軟件中讀取圖片并抽取單個網格的骨架，計算支架金屬骨架的平均寬度并施加至該基本網格的骨架上，生成裸支架的基本網格單元。在平面上對基

4、本網格單元進行擴增(5×5)，生成裸支架的平面模型。在MATLAB軟件中按照Monte-Carlo算法編寫程序，分別將2-5層裸支架進行10，000次的隨機疊放，并獲得每種情況下支架系統(tǒng)整體的網格孔隙率(MP)的分布區(qū)間圖并計算對應的有效滲透性（EP）。在有限元求解軟件ADINA(美國ADINAR&D公司)中建立二維主動脈瘤計算機模型，并將裸支架的參數(shù)MP及EP代入到有孔介質材料性質中。在模型近端入口施加流體速度載荷（90 cm/s），

5、分析不同層數(shù)裸支架阻擋時瘤腔內的血液動力學特征;2）臨床研究。檢索本中心自2010年至2013間收治的主動脈瘤病例，將其中以多層裸支架技術治療的患者納入研究隊列。對術中支架釋放前后血管造影圖像進行定量分析，使用瘤腔內平均信號強度(CMeanSI)和極限信號強度的差值（CPeakSI）分別反映瘤腔內平均血流流速和最大血流流速的改變。術前及隨后隨訪中定期進行計算機斷層掃描血管造影(CTA)檢查。將DICOM格式的CT原始數(shù)據導入圖像處理軟件

6、AquariusWorkstation（美國TeraRecon公司）中進行影像學測量，包括瘤體直徑、瘤腔內血栓化比率(STR)、分支動脈通暢率等參數(shù)。使用Kaplan-Meier方法分析研究隊列的生存情況及瘤腔完全血栓化所需時間等。綜合評估多層裸支架技術的中期療效;根據預實驗結果對多層裸支架技術的手術方案進行優(yōu)化（使用覆膜支架作為輔助隔絕措施），并在小規(guī)模臨床研究中觀察其治療效果;3）裸支架誘導血栓的生物力學研究。選取6例患者的CT圖像

7、建立個體化計算機模型，在管腔中加載心動周期依賴性的壓力載荷，在ADINA中進行求解并觀察術后血栓形成對管壁應力（Effective stress）和應變(Stretch-P1)的影響。并探索局部管壁應力集中的風險因素。
　　研究結果:
　　1）血液動力學研究結果:①不同層數(shù)的裸支架隨機疊放時，其MP分布區(qū)間相對集中。單層裸支架的MP值為85.2％，2-5層裸支架隨機疊放后，整體的MP分布（中位數(shù)，四分位數(shù)間距）分別為:72.

8、2％[71.9，72.9]、60.5％[60.4，62.8]、52.4％[51.0，54.1]、44.6％[43.0，46.3];②隨著支架層數(shù)的增多，瘤腔內血流流場發(fā)生明顯改變。在無裸支架阻擋時，血流首先沖擊動脈瘤壁遠端，再經遠端折返至近端，形成“沖擊-折返”血流;在動脈瘤遠端瘤壁和折返處可見高切應力和高流速區(qū)，瘤腔內形成大的旋渦流場;隨著支架數(shù)目的增多，沖擊-折返血流逐漸減弱，而由動脈瘤近端進入、遠端流出的“平流血流”逐漸增強;同時

9、瘤腔內血流流速強度和瘤壁切應力大幅度下降，當以3-4層裸支架進行隔絕時，這種血流調節(jié)作用最為明顯;
　　2）臨床研究結果:共有42例患者（男性71.4％;平均年齡63.3歲）納入回顧性研究。其中21例為囊袋狀動脈瘤(S-An)，8例為梭形動脈瘤(F-An)，其余13例為夾層動脈瘤(D-An)。①手術相關數(shù)據。技術成功率(Technicalsuccess)為95.2％。平均植入支架個數(shù)為3.3枚。支架釋放失敗1例，圍手術期死亡1例;

10、術中支架釋放前后造影的定量分析(n=18)示CMeanSI=33.3％(95％CI:23.5％-43.2％, p＜0.001);CPeakSI=25.7％(95％ CI:15.2％-36.3％, p＜0.001)。提示支架釋放后瘤腔內血流平均流速和峰值流速顯著下降。對19例患者進行了術中測壓，結果表明校正的瘤腔內收縮壓值(ASSP)在支架釋放后無明顯下降(術前141.2±20.6 mmHg vs術后138.2±17.4 mmHg，p=0

11、.22);②隨訪結果。平均隨訪時間為20.9±9.0月。隨訪中死亡1例;術后19個月時預期總體生存率為93.2％±4.9％;預測術后平均生存期為42.8±1.5個月。隨訪中大多數(shù)患者的瘤腔殘余灌注（SRP）逐漸停止;術后第18個月，SRP發(fā)生率為38.9％±8.1％。瘤腔內完全血栓化平均需要16.3±1.8個月。術前瘤腔內STR及平均動脈瘤最大直徑分別為18.1±14.9％及53.4±13.6 mm;術后STR增加至93.6±9.5％，

12、而動脈瘤最大直徑下降至48.8±13.9 mm。未觀察到動脈瘤的破裂;隨訪中，約97.4％的主要分支（腸系膜上動脈、腹腔干和腎動脈）和97.1％的小分支（節(jié)間動脈）保持通暢。研究隊列的臨床治療成功率為95.2％;③亞組分析。多層裸支架的治療效果與動脈瘤形態(tài)特征相關。S-An組的治療效果最為顯著。動脈瘤直徑減小在S-An中最為明顯，且12個月內S-An組中血栓化最快。而D-An組血栓形成最為緩慢;④影響瘤腔內血栓化速率的風險因素。具有統(tǒng)計

13、學意義的指標包括:術后抗凝治療(p=0.044)、支架植入個數(shù)(p=0.013)以及瘤腔入口長度;
　　3)多層裸支架聯(lián)合覆膜支架治療胸腹主動脈的預實驗結果:共納入6例患者（男性4例，平均年齡58歲）;術后平均隨訪時間為14月（6-24月）。其中四例患者中觀察到動脈瘤直徑縮小;另2例中動脈瘤維持穩(wěn)定;動脈瘤平均直徑由術前的65.0±8.8mm縮小至術后58.5±12.2mm(p=0.054);同時瘤腔內STR由23.3％±7.4％

14、上升至98.0％±3.3％。術中被支架覆蓋的主動脈24根內臟分支區(qū)動脈中，隨訪中23條均保持通暢(83.3％);
　　4)裸支架誘導血栓的生物力學性質:①支架誘導的血栓可限制動脈瘤管壁周向形變。術前，舒張末期及收縮末期管壁最大形變量分別為1.16±0.07 mm及1.19±0.08 mm;而術后分別降至1.05±0.02 mm(p=0.008)及1.07±0.02 mm(p=0.009)。同時管壁周向張力亦明顯下降。舒張末期，術前

15、管壁最大應力(MaxES)為519.40±477.43 KPa，平均應力(MeanES)為58.60±11.11 KPa;術后分別降至114.94±112.98 KPa(p=0.089)及23.56±12.05 KPa(p=0.001);類似地，收縮期時術前的MaxES及MeanES分別為770.99±727.64 KPa和88.00±15.94 KPa，術后則分別降到175.80±41.67 KPa(p=0.099)及36.02±18

16、.31 KPa;②導致局部管壁應力集中的風險因素。主要包括管壁厚度、局部鈣斑的存在、以及管腔形態(tài)（局部成角）等。
　　結論:多層裸支架技術為累及分支動脈的復雜主動脈瘤的腔內治療提供了一種新的方法。裸支架通過改變瘤腔內血液動力學特征誘導其內血栓形成，降低管壁的張力，從而預防動脈瘤的破裂。本中心的回顧性臨床研究初步證實了多層裸支架技術在穩(wěn)定動脈瘤并保存分支上的有效性和安全性。嚴格的病人篩選和術后血壓控制是應用本技術的關鍵。在相關大規(guī)模