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为解决颅内动脉瘤（IA）破裂风险评估难题，研究人员开展球形 IA 破裂力学模型准确性和实用性研究。结果显示该模型与临床数据契合度良好，WTR 等指标在区分破裂和未破裂动脉瘤上表现出色，为后续研究奠定基础。
在人体的脑血管系统中，颅内动脉瘤（Intracranial Aneurysms，IA）就像一颗 “不定时炸弹”，随时可能破裂，引发严重后果。动脉瘤破裂虽然不常见，但一旦发生，往往伴随着高致残率和高死亡率。当前，对于未破裂的颅内动脉瘤，临床建议对直径超过 7mm 的进行治疗 。然而，大量研究发现，较小的动脉瘤也有不可忽视的破裂几率。而且，治疗未破裂的颅内动脉瘤本身也存在风险。因此，医生们急需一个更精准的指标，来区分哪些动脉瘤破裂风险高，从而避免让低风险患者承受不必要的治疗风险。
为了解决这一难题，来自美国辛辛那提大学医学院（University of Cincinnati College of Medicine）的研究人员开展了一项重要研究。他们聚焦于一种已有的球形 IA 破裂力学数学模型，该模型预测当壁厚度与动脉瘤半径比（Wall-Thickness-to-IA-Radius Ratio，WTR）达到 6.1×10?3 时，动脉瘤会破裂。此前，这个模型尚未经过临床数据的验证。此次研究人员旨在评估该模型的准确性和实用性，相关研究成果发表在《Cardiovascular Engineering and Technology》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从 2005 年至 2023 年的病例中，筛选出 111 例患有基底动脉末端（Basilar Terminus，BT）、前交通动脉（Anterior Communicating Artery，Acom）或后交通动脉（Posterior Communicating Artery，Pcom）IA 的患者，经进一步筛选确定 79 例符合条件的患者（样本队列来源）。然后，通过在 CT 血管造影（CTA）、磁共振血管造影（MRA）或数字减影血管造影（DSA）图像上直接测量动脉瘤高度（h）、宽度（w）、母血管半径（r）和瘤颈直径（d?、d?）等参数。利用几何建模的方法近似计算 IA 壁厚度，并据此计算 WTR、纵横比（Aspect Ratio，AR）、瓶颈因子（Bottleneck Factor，BF）和大小比（Size Ratio，SR）等指标。最后，运用统计学方法，如 ROC 曲线、似然比和二元逻辑回归分析等，评估这些指标区分破裂和未破裂动脉瘤的能力 。
研究结果
- 数据特征：79 例患者中，51 例患有未破裂 IA，28 例患有破裂 IA。未破裂和破裂 IA 在 BT、Acom 和 Pcom 的 h、r 或√d?d?平均 values 上无显著差异，但破裂的 Pcom IA 的 w 平均值显著大于未破裂的 Pcom IA。在吸烟史、高血压患病率以及成像方式分布上，两组也无显著差异。
- WTR、AR 和 BF 分析：ROC 曲线分析表明，WTR、AR、BF 和 SR 在区分破裂和未破裂球形 IA 方面都有较好的准确性，AUC 范围为 0.636 - 0.773。当选择特定截断值时，WTR 在区分破裂和未破裂 IA 时，灵敏度为 82.1%，特异性为 61.5%（LR = 2.14）。二元逻辑回归分析显示，WTR 降低与破裂状态有很强的关联。计算得出所有 IA 部位出现破裂的 50% 概率对应的临界 WTR 为 7.9×10?3 ，与模型预测值相差 23%；考虑破裂后变化校正高度计算的临界 WTR′为 6.2×10?3，与模型预测值相差 1.4% 。
研究结论与讨论
该研究表明，Chaudhry 等人提出的球形 IA 破裂力学模型与临床数据吻合较好。虽然模型预测的 WTR 理论值与计算结果存在一定差异，但考虑破裂后变化校正高度后，差异显著减小。而且，通过该模型计算出的典型大小动脉瘤的瘤顶壁厚度与文献报道相符。WTR 在区分破裂和未破裂球形 IA 方面表现出较强的能力，不过其性能与传统的 AR、BF 和 SR 参数相近。
此外，不同动脉瘤部位的临界 WTR 和 WTR′值存在差异，这意味着除了模型中考虑的因素外，还有其他因素影响破裂风险，如瘤周血管几何形状会影响瘤顶壁剪切应力，但该模型未考虑这一因素。尽管存在这些差异，研究结果仍验证了模型的一些基本假设，为未来理论和转化研究奠定了基础，有望开发出更通用的模型应用于临床实践中的非球形动脉瘤。同时，WTR 在未来或许可作为预测破裂风险的工具，但在用于临床之前，还需要更大样本量的前瞻性验证。
总的来说，这项研究不仅验证了生物数学模型在理解动脉瘤病变本质方面的价值，还为后续更深入的研究指明了方向，在颅内动脉瘤的研究领域迈出了重要一步，对改善患者的诊疗具有重要意义。
