出血型煙霧病發病機制的計算流體力學研究

《出血型煙霧病發病機制的計算流體力學研究》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由韓聰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：出血型煙霧病發病機制的計算流體力學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：韓聰
• 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院

中文摘要

煙霧病是一種慢性進展性腦血管疾病，腦出血等併發症是煙霧病致殘、致死的最重要原因。因此對煙霧病出血性卒中發病機制的研究具有重要意義。目前煙霧病出血機制的研究主要集中在病變血管形態特徵的分析和腦血流灌注、代謝的變化等方面，但究竟何種形態的血管易導致出血，為何會出血，至今尚不明確。我們的前期研究發現血管重建術效果良好的出血型煙霧病患者，其頸內動脈末端的壓力較術前明顯降低。因此我們認為，病變血管局部的血流動力學改變可能是造成煙霧病發生腦出血的重要原因。基於此，本研究擬利用核磁共振血管成像、血管造影、經顱都卜勒超聲等影像學數據與計算流體力學技術相結合，首次利用計算機建立3D數值模擬的煙霧病血管模型，分析血管壁壓力、切應力、流動阻力係數等血流動力學參數與煙霧病出血發生的相關性，探討煙霧病出血性卒中發生的機制，為探究該病出血原因提供新的思路。同時比較術前和術後參數的變化，為預測術後出血風險提供新的方法。

結題摘要

煙霧病是一種慢性進展性腦血管疾病,腦出血等併發症是煙霧病致殘、致死的最重要原因。因此對煙霧病出血機制的研究具有重要意義。本研究利用影像學數據與計算流體力學技術相結合,分析各種影像學參數和血流動力學參數與煙霧病出血發生的相關性,探討煙霧病出血性卒中的機制。研究首先收集了2014至2017年301例煙霧病患者的腦血管形態學數據，從側支循環的角度進行了形態學分析，發現了兒童和成人的側支循環差異較大，相關研究結果發表於2020年的《CNS Neuroscience & Therapeutics》雜誌。之後我們發現後循環側支循環的建立程度與煙霧病出血類型具有一定的相關性。據此結果，課題組建立了基於側支循環的新的煙霧病臨床分級系統，相關研究結果獲得很大關注，並發表於2019年的《Stroke》雜誌。之後我們嚴格篩選了雙側鈴木分期相同，並且表現為腦室出血的27例煙霧病患者進行了計算流體力學的建模和分析，研究發現患者出血側和非出血側的頸內動脈末端壓力有差異，可能是造成出血的原因之一。在病例建模過程中，我們發現個體病例的流體力學參數差異很大，並且由於個體的形態學差異較大，我們無法對每例病例獲取流體力學參數的位置進行精確對比。因此，本課題組在流體力學分析中採取了一項全新的技術，我們將地質學中的多孔隙介質彈性力學模型（MPET系統）引入到腦組織血流灌注的分析當中。我們目前已經通過MRI T1結構像數據重建了正常人的三維腦部組織結構模型，並經過MPET數學模型計算模擬正常受試者的顱內腦環境。研究發現受試者的小動脈／毛細血管網的流體達西速率與核磁得到的腦灌注參數有較好的一致性。相關研究結果發表於《Frontiers in Computational Neuroscience》雜誌。在本基金的支持下，我們一方面從流體力學的角度發現了出血型患者出血側和非出血側的壓力差，為預測煙霧病患者的出血風險提供了新的方法，另一方面，我們從側支循環的角度揭示了出血型煙霧病患者新的發病機制。此外，不同於以往CFD技術，我們構建了基於MPET系統的腦部組織新數學模型，為以後腦血管病的CFD研究提供了新的研究方法。