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为解决 CFD 临床应用难题，研究人员开发半自动化工作流程，可快速获取可靠结果，助力临床决策。
### 颅内动脉瘤研究：开启血流动力学模拟临床应用新篇
在人体的脑血管系统中，颅内动脉瘤就像一颗 “不定时炸弹”，悄无声息地威胁着人们的健康。它的患病率约为 3%，虽然许多动脉瘤能在体内保持稳定，但一旦破裂，引发的蛛网膜下腔出血（SAH）却极其凶险，在欧洲，其导致的中位死亡率高达 44%。
血流动力学，作为影响动脉瘤形成、生长和破裂的关键因素，一直备受关注。其中，壁面剪应力（Wall Shear Stress，WSS）尤为重要。它是基于血液摩擦力作用于内皮细胞表面的切向应力，异常的 WSS 值会引发内皮功能障碍，进而导致一系列不良后果，与动脉瘤的破裂紧密相关。不仅如此，研究还发现，低 WSS 区域与动脉瘤壁的薄弱易破裂区域存在关联。
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）本是研究血流动力学的有力工具，通过求解 Navier - Stokes 方程，能模拟血液流动。然而，目前 CFD 在临床应用中困难重重，其操作复杂、耗时久，需要专业的技术人员，这使得它大多局限于实验室，无法成为临床常规工具，难以在实际治疗中为医生提供及时有效的帮助。
为了打破这一困境，德国雷根斯堡大学医院（Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie, University Hospital Regensburg）的 Daniel Deuter、Amer Haj 等研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的成果发表在《Acta Neurochirurgica》杂志上，为颅内动脉瘤的临床治疗带来了新的希望。
研究人员建立并验证了一种半自动化的工作流程。在研究过程中，他们使用了来自 23 位患者的 24 个大脑中动脉（MCA）动脉瘤的三维旋转血管造影（3DRA）数据。这些患者均在该中心接受过动脉瘤手术或血管内治疗。研究的计算是在一台商业标准机器上进行的。
研究人员利用 AMIRA 6.2.0、ICEM 17.1 和 ANSYS CFX 17.1 等软件建立了半自动化的工作流程。该流程首先对血管几何结构进行重建，通过加载 3DRA 的 DICOM 文件，在程序中进行一系列操作，包括定义感兴趣区域（ROI）、阈值二值化、去除伪影等，生成代表血管几何形状的体积网格。接着，定义入口和出口的边界条件并设置物理参数，将血液模拟为非牛顿流体，进行流场模拟。最后，对得到的结果进行后处理和可视化 。
在验证工作流程的过程中，研究人员进行了多项测试。在评估平滑操作的体积影响时，通过比较处理前后的表面网格体积和轮廓，发现处理后表面网格体积平均增加了 4.46% ，且轴向切片上的表面网格边界解剖学再现性良好。对于网格大小对 CFD 结果的影响（网格收敛），分别对表面网格和体积网格进行研究。在表面网格收敛研究中，不同数量四面体的表面网格模拟结果显示，中等表面网格测量的局部 WSS 值平均相对偏差为 2.30% ，最大偏差为 9.65%，细网格的网格收敛指数（GCI）为 1.2%。基于不同表面网格的体积网格收敛研究也得到了相应的偏差数据。此外，研究人员还评估了几何网格质量，结果显示平均 ICEM 质量为 0.84，表明网格具有较高的规律性。在时间需求方面，从原始 3DRA - DICOM 数据集到后处理彩色图平均耗时 22 分 51.4 秒，最耗时的步骤是裁剪和平滑 。
该研究开发的半自动化工作流程具有重要意义。它操作简便，无需编程经验，使临床医生能够轻松使用。通过标准化参数范围，在保证结果可靠性的同时，大大缩短了处理时间，能在急性病例中快速为医生提供血流动力学数据。这些数据有助于医生在手术中更好地了解动脉瘤的不稳定区域和可能的破裂点，从而优化手术策略，提高手术的安全性和成功率。虽然该研究存在一定的局限性，如样本量较小、假设血管壁为刚性等，但这一工作流程为未来颅内动脉瘤的临床治疗和研究开辟了新的道路，有望成为临床决策的重要辅助工具，为患者带来更好的治疗效果。
