F/B-EVAR术后肠系膜上动脉重建中覆膜支架几何构型对血流动力学的影响

《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Impact of stent graft geometry on hemodynamics in superior mesenteric artery reconstruction after fenestrated/branched endovascular aneurysm repair

　　

背景：在开窗/分支型腔内主动脉瘤修复术（fenestrated/branched endovascular aneurysm repair，F/B-EVAR）的内脏动脉重建中，肠系膜上动脉（superior mesenteric artery，SMA）对肠道灌注具有关键作用，且术后常呈现复杂几何形态。研究人员采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）与虚拟建模，模拟多种SMA重建策略，并系统评估术后几何构型对SMA血流动力学的影响。

方法：基于CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）图像，人工重建代表12种术后几何构型的虚拟参数化模型。定义SMA支架近端参数，包括支架移植物入流角（θ）和腔内长度/主动脉直径比（L/D），以及远端参数出口角（α），用于区分12种构型。定义压力比（PR，P₁/P₀，即SMA出口压力/降主动脉入口压力）、血流占比（分支血流量/主动脉总入流量）以及时间平均壁面剪切应力（time-averaged wall shear stress，TAWSS）和振荡剪切指数（oscillatory shear index，OSI）等血流动力学指标，以评价构型间血流动力学差异。

结果：随θ增大，PR最大降低5.2%；逆向构型（θ > 90°）在减速期形成入口涡流，且θ = 180°时最明显。L/D变化未导致PR有意义改变，但L/D增大与突出段下方局部血流扰动增强相关。收缩期可见位于突入主动脉管腔的支架段下方的涡结构，涡尺寸与L/D呈正相关，并于收缩期减速阶段更明显。不同α构型的PR相近，但血流动力学指标提示较大出口角α对内皮环境更有利。患者特异性图示与上述结果一致。

结论：本研究阐明了F/B-EVAR中SMA覆膜支架构型变化所致血流动力学后果，并为SMA支架定位的临床决策提供生物力学依据。

研究背景与意义：开窗/分支型腔内主动脉瘤修复术（fenestrated/branched endovascular aneurysm repair，F/B-EVAR）用于复杂胸腹主动脉瘤时可减少手术创伤，但内脏分支长期通畅仍不确定。肠系膜上动脉（superior mesenteric artery，SMA）主管肠道灌注，术后常因支架落点、主动脉入流方向和远端弯曲形成复杂几何构型；常规CT血管成像（CTA）能显示解剖但难反映功能血流，支架入流角θ、腔内长度/主动脉直径比L/D和出口角α对SMA灌注及壁面剪切环境的影响缺乏系统证据。研究人员通过计算流体力学（CFD）虚拟参数建模解析上述问题，为SMA支架定位和靶血管通畅管理提供生物力学依据。

主要关键方法：单中心回顾2021—2024年F/B-EVAR术后、完成SMA腔内重建、具可重建CTA且随访≥12个月病例；选两种常见SMA术后CTA作基座，参数化构建12种构型；用DetecModeling重建，DetecFluid生成含边界层网格；采用SST k-ω、刚性壁、不可压缩Newton流体、入口波形及Windkessel出口；以压力比（PR）、血流占比、时间平均壁面剪切应力（TAWSS）、振荡剪切指数（OSI）分析，并用6例匹配患者示证。

研究结果：
建模结果：基于2种基础模型分别改变θ、L/D、α，形成4种L/D、3种α和5种θ模型，用于单参数比较。
θ对SMA血流动力学的影响：θ由0°增至180°时PR由0.9142降至0.8669，最大降约5.2%；逆向构型（θ > 90°）在收缩减速期形成入口涡流，θ = 180°最显著。
L/D比对SMA血流动力学的影响：L/D由0增至75%时PR最大差0.0082，未被解释为有意义灌注改变；但突出段下方涡结构随L/D增大而增强，收缩减速期尤其明显。
α对SMA血流动力学的影响：钝角、直角、锐角PR分别为0.9683、0.9699、0.9641，最大差0.0058；α减小使远端流道方向转折更明显。
血流动力学参数分布特征：TAWSS峰值随α减小升高，钝角、直角、锐角分别为5.5591 Pa、7.4136 Pa、9.9587 Pa；钝角最低TAWSS最高，为1.6087 Pa。OSI峰值亦随α减小升高，分别为0.1687、0.4068、0.4403，提示较钝出口角剪切分布更均匀。
患者特异性模型图示结果：6例随访无SMA不良事件。L/D为32%、45%、75%的3例全局PR和血流占比无一致相关，但突出段后方扰动随L/D增加。θ为47°、55°、77°且均小于90°的3例PR随θ下降，入口未见涡。第5例钝角与第6例直角相比，钝角TAWSS更均匀，直角OSI最高0.481178高于0.368072，而TAWSS最高7.38633 Pa低于21.2418 Pa。

讨论与结论：讨论认为SMA重建构型是整体血流系统。较小θ的顺向贴壁入流可减少流动分离、再循环和能量损失，逆向构型则增加入口涡流风险；本组缺少θ > 90°临床病例。L/D对全局PR影响有限，过度突出主要造成局部涡流并可能带来支架疲劳不确定性。α主要影响远端局部剪切；较钝α使支架与远端SMA过渡更顺直，降低低TAWSS和高OSI的不利内皮环境。因L/D和α的PR差异小于1%且未做数值不确定度量化，局部流态证据比全局PR更可靠；同时研究受小样本、构型覆盖不全、回顾性偏倚、无不良事件对照及刚性壁、牛顿流体、忽略支架结构等假设限制。结论：CFD能定量揭示F/B-EVAR术后SMA构型的血流动力学效应；顺向构型（θ < 90°）、有限支架突出和较大α尤其钝角构型更有利，可为SMA支架定位与重建规划提供生物力学参考，但长期靶血管结局仍需临床研究验证。