基于有限元模拟的两种颅内取栓支架疗效比较：为支架设计与手术策略优化提供关键依据

《Scientific Reports》：A comparative study on the efficacy of two different types of intracranial stent retrievers based on finite element simulation

为解决颅内取栓支架在手术中面临的血栓取出效果、血管损伤风险等问题，研究人员开展基于有限元模拟（FEA）对比开放型（Solitaire FR 6×30）和闭合型（Trevo XP ProVue 6×25）取栓支架疗效的研究。结果显示 Solitaire FR 6×30 疗效更优但风险也更高，为临床提供参考。

　　在当今医疗领域，急性缺血性脑卒中是一个严重威胁人类健康的疾病。它通常是由于脑动脉被血栓（由胆固醇等脂肪物质组成的斑块）堵塞，导致脑部血液供应迅速受阻。这就好比城市的交通主干道突然被堵住，车辆无法通行，城市的正常运转就会陷入混乱。如果不能及时恢复血流，大脑细胞会因为缺氧而迅速死亡，引发一系列严重后果。

目前针对急性缺血性脑卒中主要有两种治疗策略：溶栓药物治疗和机械取栓（MT）。然而，溶栓药物治疗存在很大局限性，它必须在脑卒中发作后的 3 - 6 小时内使用才有效，而且有些血栓对药物溶解具有抗性。相比之下，机械取栓虽然将治疗时间窗口延长到了 6 - 24 小时，并且再灌注率更高、时间更短，但也并非完美无缺。取栓支架作为机械取栓中最常用的器械，在使用过程中也面临诸多挑战。比如，支架在微导管内卷曲时受到的应力和应变过大，可能导致展开不准确甚至断裂；展开后对血管壁施加的压力过高，会引发血管损伤、痉挛甚至破裂出血；取栓时支架与血栓接触不充分，还会造成血栓破碎并随血流流向远端血管，形成新的栓塞 。

为了解决这些问题，来自复旦大学义乌研究院、复旦大学工程与应用技术学院生物医学工程技术研究所、复旦大学航空航天系生物力学研究所以及同济大学附属上海第四人民医院的研究人员开展了一项研究。他们通过建立患者特异性血管模型、血栓模型和取栓支架模型，利用有限元分析（FEA）模拟取栓过程，并结合体外实验进行验证。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

在研究方法上，研究人员首先利用 CAD 软件构建了两种取栓支架模型，即开放型的 Solitaire FR 6×30 和闭合型的 Trevo XP ProVue 6×25，同时建立了微导管模型。患者特异性脑血管模型则是基于上海静安区中心医院批准使用的 CT 血管造影数据构建而成，血栓模型为理想圆柱形。模拟过程主要包括卷曲、定位、展开和回收四个步骤。

研究结果如下：

1. 体外实验与有限元模拟结果对比：体外实验和模拟结果都表明，Solitaire FR 6×30 能够成功取出血栓，血栓被拖拽向血管近端。而 Trevo XP ProVue 6×25 在模拟中未能成功取栓，血栓在取栓结束时从支架上脱落，无法通过颈内动脉的 C4 段。这说明开放设计的 Solitaire FR 6×30 能更好地适应弯曲血管，成功取出血栓；而 Trevo XP ProVue 6×25 临床使用时可能需要更精细操作，但在此次模拟中未实现。
2. 血栓的应力和应变：在取栓过程中，Solitaire FR 6×30 作用下血栓的最大应力（48.733MPa）和应变（2.257）分别是 Trevo XP ProVue 6×25 的 3.19 倍和 1.45 倍。这意味着血栓与 Solitaire FR 6×30 的相互作用更强，更有可能克服血流冲击和血管壁剪切力等阻力随支架移动，但同时也增加了血栓破裂的风险。
3. 血管壁的接触压力：Solitaire FR 6×30 取栓时对血管壁的最大接触压力（7.177MPa）是 Trevo XP ProVue 6×25（1.872MPa）的 2.83 倍。这表明 Solitaire FR 6×30 与血管的相互作用更强，但血管受损的风险也更高。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，Solitaire FR 作为开放型取栓支架，其重叠横截面设计有助于在多个平面与血栓接触，增强固定效果；可变的径向支撑力能在初始展开时实现血管再通最大化，完全展开后又能减少内膜损伤。不过，其远端变形明显，存在损伤远端血管和导致栓塞的风险 。Trevo XP 是闭合型非重叠螺旋网状取栓支架，具有较大的径向支撑力，能更好地捕获硬血栓，治疗窗口可能更宽；其圆锥头尾过渡设计和较低的金属覆盖率使外形更柔和，展开时可视化程度高，便于精确控制，适合在较细的远端血管中取栓。

总体而言，该研究通过模拟和实验对比了两种取栓支架在患者特异性血管中的性能，验证了有限元模拟在研究取栓过程中的有效性。研究结果强调了支架 - 血栓 - 血管之间良好相互作用对成功取栓的重要性。但同时也指出，在优化取栓效果的同时，还需要进一步研究如何降低血栓破裂和血管损伤的风险。该研究为取栓支架的设计优化和临床手术策略的改进提供了重要的理论依据，对提高急性缺血性脑卒中的治疗水平具有重要意义。