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动脉瘤数量可以帮助外科医生做出治疗决定

华盛顿特区,2019年3月26日 - 动脉瘤在动脉上形成异常凸起或气囊,如果破裂,可导致严重的健康并发症甚至死亡。一些动脉瘤可以存在很长时间而不会破裂,并且治疗动脉瘤涉及的手术可能非常危险,因此需要一个帮助指导外科医生的参数。

今天,治疗决策主要通过评估从医学图像获得的几何参数(例如动脉瘤的大小)来进行。但已知流体力学是动脉瘤起始,生长和破裂的重要因素。由流动确定的因素,例如剪切应力及其在动脉壁上的振荡,需要繁琐的流量测量和数值模拟。一个简单的参数取决于流量和几何,它可以替代流量因素(需要流量测量和模拟),但不存在。

但现在,正如布法罗大学和得克萨斯A&M大学的研究人员在AIP出版社的流体物理学杂志上所报告的那样,他们开发了一个简单的无量纲参数,它依赖于几何和流动波形来分类侧壁和流动模式。分叉动脉瘤。

“这个简单的参数,称为'动脉瘤数(An)',是动脉瘤中两种竞争现象的时间尺度比率:首先是运输时间尺度,它代表流体颗粒通过动脉瘤扩张的运输,”Iman说。 Borazjani,Texas A&M的副教授。“其次是涡流形成时间尺度,它表示由于脉动流入膨胀而形成的涡流。”

他解释说,运输现象通过膨胀区域产生静止的剪切层,而涡流现象则喜欢产生涡流环。如果传输时间尺度较小(An <1),则形成静止剪切层,并且将流动模式称为腔模式。否则,形成环形涡流(An> 1)并且流动模式是涡流模式。

该小组的工作是一项重大突破,因为他们能够证明,他们的动脉瘤数量不仅可以分析简化和解剖几何形状的流动模式,而且还可以表明涡流模式下流动中剪切应力的振荡更高(An > 1)。“这意味着我们的简单参数可能是振荡剪切参数的良好替代品 - 无需挑战流量测量和模拟来计算墙上的剪切力,”Borazjani说。

当研究人员首次提交他们的简化工作时,一些评论者质疑简化几何的结果是否适用于真正的解剖学结果。“他们不相信,所以我们必须证明我们的参数适用于解剖学几何学。现在,一对文章正在一起发表,”Borazjani说,解释了为什么该小组继续撰写关于他们工作的第二篇文章。他们首先在他们的文章的第一部分中开发并测试了他们的简化(理想化)几何形状的参数,然后将其应用于第二部分中的解剖学几何。

与该组参数相关的振荡剪切被认为影响内皮细胞并促进炎症,动脉瘤的生长,甚至它们的破裂。例如,“涡流模式更容易破裂,因为它具有更高的振荡剪切,”Borazjani说。“因此,我们认为我们的简单参数可以帮助外科医生决定在未来治疗动脉瘤。”

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