《Bioengineering》：Patient-Specific Hemodynamic and Angiographic Evaluation of a Novel Flow-Diverting Device for Intracranial Aneurysms
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目的：血流导向装置通过改变载瘤动脉与动脉瘤之间的血液交换来治疗颅内动脉瘤。研究人员利用患者特异性计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）量化了植入后的局部血流变化。方法：评估了三例患者：两例单纯接受血流导向装置治疗，
目的：血流导向装置通过改变载瘤动脉与动脉瘤之间的血液交换来治疗颅内动脉瘤。研究人员利用患者特异性计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）量化了植入后的局部血流变化。方法：评估了三例患者：两例单纯接受血流导向装置治疗，一例接受辅助弹簧圈栓塞治疗。从临床影像重建患者特异性血管模型，虚拟部署装置和弹簧圈，采用包含显式装置几何结构的稳态CFD比较未治疗和治疗状态。将计算结果与即刻及12个月血管造影进行描述性比较。结果：装置植入重新分布了病变区域血流，病例1~3的平均流速分别降低11.9%、29.4%和6.7%。在巨大动脉瘤中，辅助弹簧圈栓塞使囊内平均流速额外降低65.1%，瘤颈平面平均流速额外降低17.7%。即刻血管造影显示所有病例均出现对比剂滞留。12个月时，所有病变完全闭塞，载瘤动脉保持通畅，这与CFD观察到的血流抑制方向一致。结论：在这些代表性的患者特异性构型中，该装置在保持载瘤动脉通畅的同时实现了局部血流重定向。在巨大动脉瘤病例中，辅助弹簧圈栓塞提供了额外的囊内血流抑制作用。
研究背景与意义
颅内动脉瘤是常见的脑血管病变，其破裂可导致蛛网膜下腔出血，致残率和致死率极高。对于宽颈动脉瘤、形态复杂或不适合传统栓塞治疗的病变，血流导向装置通过在载瘤动脉内重建血流通道，提供了一种替代单纯囊内填塞的治疗方案。装置植入后，编织网跨越动脉瘤颈部或病变节段，改变载瘤动脉与瘤腔之间的血液交换，减少高速流入道血流，逐步促进动脉瘤闭塞和载瘤动脉重建。然而，血流导向装置的血流动力学效果不仅取决于金属覆盖率与编织结构，还受载瘤动脉直径、曲率、病变形态以及装置实际展开构型的显著影响。同一标称尺寸的装置在不同患者解剖结构中可能形成不同的局部孔隙模式与支撑杆分布，因此仅凭标称参数难以全面反映真实解剖条件下的局部血流调控效果。为此，研究人员开展了结合患者特异性几何结构与实际展开构型的血流动力学分析，旨在定量评估装置植入前后的局部血流变化。
研究方法概述
研究人员纳入三例接受Skynor Medical公司生产的血流导向装置治疗的颅内动脉瘤患者，所有患者均有完整的术前影像、即刻术后脑血管造影及12个月影像随访。其中两例仅接受血流导向装置治疗，一例巨大动脉瘤患者接受装置联合辅助弹簧圈栓塞。基于术前临床影像重建患者特异性血管模型，利用MATLAB软件中的节点动力学与血管壁几何约束相结合的虚拟部署方法模拟装置展开，并针对第三例患者构建了体积栓塞比为20%的弹簧圈模型。采用ANSYS ICEM CFD进行非结构化四面体网格划分，并在ANSYS CFX中实施稳态层流计算流体动力学（CFD）模拟，血液设为不可压缩牛顿流体，入口流量恒定设置为4.6 mL/s，血管壁、支架支撑杆及弹簧圈均视为刚性无滑移壁面。
研究结果
3.1 患者特异性模型与虚拟装置部署
三例患者的术前影像均成功重建为连续的管腔模型。经几何修复后，入口、出口、病变区域及主要血管曲率保持完整。每枚装置均沿载瘤动脉展开并覆盖预定治疗区域，展开后的支撑杆与弹簧圈被显式保留用于CFD分析。
3.2 病例1：小型侧壁囊状动脉瘤
未治疗状态下，主流沿弯曲载瘤动脉流动，部分流线在瘤颈附近偏转入囊形成再循环。装置植入后，载瘤动脉主流保持连续，进入囊内的高速流线减少，囊内流线转向低速，再循环减弱。以0.50 m/s阈值等速面显示，治疗后高速区域更集中于载瘤动脉并在瘤颈处收缩。囊内平均流速从0.378 m/s降至0.333 m/s，降幅11.9%；瘤颈平面平均流速从0.437 m/s降至0.359 m/s，降幅17.8%。
3.3 病例2：夹层性或局限性扩张椎动脉病变
未治疗状态下，血流进入扩张的椎动脉节段后分散，部分流线偏离主方向形成复杂再循环。装置植入后，流线被重新分配为沿覆盖节段的集中通路，扩张区域周围低速血流增加，两个出口仍保持灌注。以0.40 m/s阈值等速面显示，治疗后高速区域横向范围缩小，集中于装置内部并向出口延伸。扩张区域平均流速从0.340 m/s降至0.240 m/s，降幅29.4%；代表分析平面平均流速从0.422 m/s降至0.138 m/s，降幅67.3%。
3.4 病例3：巨大动脉瘤
未治疗状态下，大量流线经瘤颈进入巨大动脉瘤囊内形成大规模循环。单独植入血流导向装置后，囊内流线速度降低，低速流比例增加，但仍存在明显循环。加入弹簧圈后，深入囊内的流线显著减少，残余血流更多局限于瘤颈区域，囊内以低速流为主。以0.29 m/s阈值等速面显示，治疗后高速区域逐渐收缩至瘤颈及载瘤动脉附近。囊内平均流速在未治疗、仅装置及装置加弹簧圈条件下分别为0.089、0.083和0.029 m/s。装置单独使囊内平均流速较未治疗降低6.7%；联合治疗较未治疗降低67.4%，较仅装置额外降低65.1%。瘤颈平面平均流速分别为0.136、0.113和0.093 m/s，相应降幅为16.9%、31.6%及额外17.7%。这表明弹簧圈主要在囊内提供额外血流抑制，而瘤颈处的血流重定向主要由跨越动脉瘤界面的装置介导。
3.5 即刻术后与12个月血管造影随访
三例患者即刻术后血管造影均显示载瘤动脉通畅，病变内不同程度的对比剂滞留。12个月随访时，所有病变完全闭塞，未见明显残余颈部，载瘤动脉保持通畅。这一血管造影演变趋势与CFD观察到的即时血流动力学改变方向一致。
讨论与结论
本研究的主要发现包括：装置植入降低了病变区域流速或重新分布了血流，同时保持了载瘤动脉通路的连续性；血流动力学响应的幅度和模式因解剖结构而异；在巨大动脉瘤中，辅助弹簧圈栓塞对囊内平均流速的额外降低作用远大于对瘤颈平面的影响。这些发现描述了代表性治疗场景下的局部装置效应，但并不暗示不同动脉瘤分类间存在统一反应。研究的局限性包括仅纳入三例患者且病变特征各异无法进行统计推断、CFD采用稳态流动假设及刚性壁面条件未考虑脉动流与非牛顿行为、所有病变均在12个月时完全闭塞未能建立预测关系。研究结论指出，血流导向装置改变了载瘤动脉与动脉瘤或扩张病变之间的血液交换。本研究中，研究人员利用患者特异性血管重建、虚拟装置部署及显式装置几何结构的CFD进行评估，证实装置植入降低了病变区域流速并收缩了高速区域，同时保持了载瘤动脉血流；在代表性巨大动脉瘤中，辅助弹簧圈提供了额外的囊内血流抑制。总体而言，这些观察结果支持在代表性解剖与治疗场景中进行患者特异性计算与血管造影相结合的血流动力学改变评估。
