本研究的目的是通过使用计算流体动力学技术估计颞浅动脉大脑中动脉旁路的重塑特征及其对通畅性的影响。来自磁共振血管造影的重建的三维几何被分段以创建用于流体动力学模拟的计算域。对几名患者进行了研究，这些患者在手术后和随访几个月后立即接受了常规磁共振血管造影。通过使用定量磁共振血管造影测量颞浅动脉处的流速以验证模拟结果。手术后立即确认每位患者的颞浅动脉大脑中动脉旁路通畅率。模拟表明几名患者的动脉蒂重塑与通过旁路的流动阻力降低有关。对于这些情况建模的驱动压力手术后几个月通过旁路的导致血流量比手术后立即发现的血流量高。然而发现两名患者表现出相反的重塑模式，其中在手术后立即在旁路处的高度弯曲的弯曲经历了进展，随后在几个月时通过旁路的流动阻力增加，该研究表明，颞浅动脉大脑中动脉旁路具有通常降低流动阻力的特征性重塑。旁路的初始形态可能对血管重塑的结果具有显着影响。烟雾病是一种脑血管疾病，其特征是颈内动脉分叉周围动脉进行性闭塞，这种阻塞导致从大脑底部的精细血管网络形成侧支，称为烟雾病血管，负责血管造影中的“烟雾”外观，其名称来源于此。尽管有广泛的抵押，但可能会出现梗塞和出血的临床表现。为了改善这些并发症，通常需要进行旁路手术。尽管对于动脉粥样硬化引起的闭塞性脑血管疾病的治疗是否有助于旁路手术仍有一些争论，但经常对烟雾病患者进行直接颞浅动脉大脑中动脉旁路联合不联合间接血运重建，以降低脑缺血性出血性中风的风险通过流量增加和抵押减少。然而预计在手术后的前几周甚至数月内，从建立颞浅动脉大脑中动脉旁路时开始对旁路进行自发性改变。这种自动重塑可以改变治疗的最终结果。本文的目的是通过使用流体动力学估计颞浅动脉大脑中动脉旁路手术后的血管自动重塑。研究人员对通过颞浅动脉大脑中动脉吻合术治疗的几例烟雾病患者进行了流体动力学分析，随后通过磁共振血管造影进行随访，以捕获自动重塑并观察由于其对旁路流速的影响而导致的流动阻力修改。还计算了由于自动重塑而在旁路处发生的壁剪切应力的变化。
　　在几名成年患者在接受颞浅动脉大脑中动脉旁路手术后和手术后几个月进行磁共振血管造影检查。所有患者均被诊断为患有烟雾病，并在华山医院接受了颞浅动脉大脑中动脉旁路和脑脊髓血管扩张症联合治疗。颞浅动脉的前分支和后分支以端对侧的方式与大脑中动脉的皮质分支吻合。所有方案均经华山医院机构研究与伦理委员会批准。每位参与者提供书面知情同意书通过使用商业软件包来重建和分割绕过的三维几何形状以创建用于流体动力学计算的域。使用非侵入性最佳血管分析软件实施定量磁共振血管造影以测量颞浅动脉的血流量。在该研究中，测量紧接在手术后的颞浅动脉的流入速率为平均。采用了改良的翼点方法。可以在瓣的内侧表面上观察颞浅动脉的分支，其中颞浅动脉的解离的前和后分支通过颞肌被拉到目标动脉附近以进行吻合。用含有肝素的加压生理盐水洗涤颞浅动脉以缓解痉挛，然后使用单个尼龙无创缝合线以端对侧方式与大脑中动脉的皮质分支吻合。如先前的论文中所述进行额外的血管扩张症和硬脊膜蒂插入。通过从像素的灰度级生成二维轮廓并且通过随后在法线方向上的插值来建立三维几何旁路。该方法可防止表面噪声的侵入。研究人员使用手动“局部平滑”来保持三维几何图形尽可能逼真，而不是使用“全局平滑”。该方法的平均误差约为像素尺寸的三分之一。通过使用软件包中的基于有限体积的流体动力学求解器求解具有刚性壁的三维稳定流动的守恒方程，在稳态条件下考虑流动。已经确定，稳态模拟可以为心动周期的脉动计算提供类似的时间平均结果。在研究人员之前的工作中已经进行了网格独立验证。每种情况下，为了在近壁区域精确测量壁剪切应力，在靠近血管壁的位置产生贴身的棱镜层，以提高流体运动中相关尺度的分辨率。从第一层到容器表面的距离固定，而棱镜层厚度。从容器的中心到棱镜内层，看到网格的尺寸逐渐减小。为了模拟外围电容，容器的出口在正常下游方向上向远侧延伸至网状层足以恢复血压。在出口处使用零压力条件。为了在近端入口处形成完全发展的流动边界层，畴在上游方向上延伸至颞浅动脉的尺寸的几倍，使得能够在边界层中形成完全发展的速度分布。
　　 众所周知，在相同的压降下具有较低流动阻力的导管将具有较高的血流速率，即更好的通畅。从颞浅动脉到大脑中动脉的旁路管道的几何形状是不规则的，容器自动重塑改变了旁路的形态，从而也改变了流动阻力。通过测量旁路流动阻力，可以潜在地估计自动重塑对旁路通畅的影响。基于管道流动理论，容器内的压降可表示为与流动具有以下关系已经证明血流遵循管流理论。因此，通过确定可以获得血流速率和压降之间的定量关系。在研究人员目前的研究中，颞浅动脉的质量流量被调整到以便通过流体动力学模拟计算各种压降。基于通过最小二乘法获得的压降回归曲线的结果，确定了流阻系数。通过使用商业统计软件包进行统计分析，结果表示为平均值标准偏差。通过独立样本检验评估在手术后和在随访阶段立即估计的值之间的差异。相关性测试用于估计流动阻力，壁剪切应力和体积流量之间的相关性。然而，尽管如此，没有达到统计学意义。列出了旁路最窄直径的定量变化。船舶曲率和弯曲都会导致颞浅动脉旁路的高流动阻力。颞浅动脉绕过后续流动阻力病例的流动阻力在旁路手术后经历了显着的改善，而的体积似乎比的病例减少更多。研究人员必须注意到尽管在病例中远端颞浅动脉的旁路直径减小了随后，随着流动阻力的改善，尤其是流动弯头和弯曲阻力系数的减小，流量被测量增加。结果表明旁路直径可能不是确定流动阻力的唯一参数。研究人员比较了从颞浅动脉起源到旁路吻合点的平均压降的流速。基于手术后立即的平均质量流量和流动阻力，报告了手术后及随访时旁路的流速。通过定量磁共振血管造影测量的旁路质量流速从术后即刻的显着增加至随访时的由于自动重塑，平均阻力系数以及剪切应力，计算壁剪切应力与颞浅动脉血流量显着相关。
　　 在整个病例中可以看到患者组内的变化。由于流动阻力减小，在情况的旁路处发生的最大壁剪切应力同样减少。表明手术后立即的最大壁剪切应力，而在随访时，最大壁剪切应力从术后立即增加。报道冠状动脉搭桥手术后几年内原始的旁路形态和移植物位置显着改变。随访了几名接受瓣膜和无瓣静脉移植的冠状动脉旁路手术的患者，发现静脉瓣膜对旁路的长期通畅有相当大的影响。因此,他们建议尽可能使用无瓣静脉段。在脑血管手术中,还报道了颅外颅内旁路的重塑。发现颅外颅内旁路直径在手术后的前几个月内交替出现。此外观察到直接旁路移植与间接血运重建之间存在互补和反向关系，这表明旁路移植物随着时间的推移重新响应血液需求。即使在今天颅内搭桥手术的评估及其随访时的通畅性仍然是经验性的。发现多个颞浅动脉大脑中动脉绕道多年来具有良好的长期通畅性。同样在几例接受颞浅动脉大脑中动脉联合旁路和血管扩张症手术的患者中，在一年的随访评估阶段证实了几个旁路中的一个闭塞。虽然在颞浅动脉大脑中动脉旁路操作后立即旁路流量很好，但在后续的后续阶段仍可能发生堵塞。虽然这可能与许多患者因素有关，但血管自动重塑可能在这些原因中起重要作用。在促成这种重塑的许多生理机制中，基质金属蛋白酶的作用被认为具有关键作用。炎症细胞，例如巨噬细胞，响应血管内的血流变化释放基质金属蛋白酶。这有助于血管重塑的形态变化，其特征在于管腔直径的增加和壁厚的相对小的变化。血流动力学研究表明，旁路内发生的形态变化高度依赖于流动阻力。研究人员的结果证实血管自动重塑，流动阻力和血流速率是相互依赖的。为了进一步了解颞浅动脉大脑中动脉旁路重塑对成人烟雾病患者的影响，研究人员研究了颞浅动脉大脑中动脉旁路血流动力学方法来测量旁路系数的流动阻力并测试旁路通畅的修改超过几个月。在大多数情况下，旁路的流动阻力减小。以前的研究表明，壁面剪切应力的体积被认为是血管重塑的重要指标。研究人员的数据表明，手术后的壁剪切应力往往很高。这是由于在并入旁路后颞浅动脉的血管环境的突然变化。由于随着时间的推移自动重塑，壁剪切应力进行了减少。对于成功的病例，由于重塑的影响，壁剪切应力趋于均匀，这一发现与先前的生理学研究一致。
　　 据研究人员所知，这是第一项使用流体动力学技术进行的用于烟雾病的颞浅动脉大脑中动脉旁路血管重塑的血液动力学分析的研究。在先前的研究中，学者主要通过观察旁路通畅和随访时血管造影的改变来估计旁路重塑。仍然缺乏证据证实在旁路重塑期间看到的血液动力学变化。在这项研究中，研究人员基于流体动力学模拟定量研究了旁路后血管自动重塑。研究人员的结果证实了血管自动重塑，流动阻力和血流速率之间的相互依赖关系。研究人员还尝试确定可能导致旁路闭塞的血流动力学因素，本研究主要从血流动力学方面分析颞浅动脉大脑中动脉旁路，而不是临床结果。尽管血管自动重塑，其他因素也可能影响长期旁路通畅，例如血流的实际需求，间接血运重建的侧支发育，血液凝固状态和药物治疗方案。在本研究中，研究人员无法区分这些因素的影响。这项研究的另一个限制是案件数量很少。为了充分阐明自动重塑的性质，需要进一步调查。该研究调查了成人烟雾病患者的颞浅动脉大脑中动脉旁路自动重建。对于大多数颞浅动脉大脑中动脉旁路，血管自动重建在手术后立即减少受体动脉内存在的狭窄并且随着时间增加内径的均匀性。结果，旁通的流动阻力减小，流速增加并且壁剪切应力越来越均匀。研究人员的结果还强调了初始旁路形态在自动重塑过程中的重要性。如果颞浅动脉主干具有显着的曲率，则自动重塑可能与预先存在的曲率的恶化相关联，增加流动阻力并且可能增加血管闭塞。为了确保在随访时最佳的颞浅动脉大脑中动脉旁路，必须仔细考虑旁路容器的曲率和位置。