基于患者特异性病例的串联颈动脉狭窄血流动力学模拟分析及其临床意义

颈动脉串联狭窄(TCAS)的复杂血流动力学特征给临床治疗带来挑战。南京医科大学姑苏学院附属苏州医院团队通过整合CTA影像、病理学和计算流体动力学(CFD)技术，构建了患者特异性三维模型，模拟不同狭窄条件下的血流参数。研究发现ICA狭窄比CCA狭窄对血流影响更显著，并通过TaWSS与病理特征的关联揭示了斑块易损区的力学机制，为个性化治疗策略提供了新思路。

　　

在脑血管疾病领域，串联颈动脉狭窄(TCAS)因其特殊的病理特征被称为"沉默的杀手"。这种同时累及颈总动脉(CCA)和颈内动脉(ICA)的病变虽然仅占颈动脉狭窄病例的2.1%-5%，却导致15%-20%的缺血性卒中发生。更棘手的是，当医生面对这类复杂病变时，现有的颈动脉内膜切除术(CEA)和支架植入术(CAS)等常规手段往往收效甚微，而临床指南又缺乏明确推荐方案。这种"前有狼后有虎"的治疗困境，使得TCAS成为血管外科领域亟待攻克的难题。

南京医科大学姑苏学院/南京医科大学附属苏州医院(苏州市立医院)的研究团队独辟蹊径，将工程学领域的计算流体动力学(CFD)技术与临床医学深度融合。他们选取一位79岁男性TCAS患者的CT血管造影(CTA)数据，通过MIMICS软件重建三维模型，并创新性地构建了四种手术情景模型：真实TCAS模型、仅ICA狭窄模型、仅CCA狭窄模型和无狭窄模型。研究采用SST k-ω湍流模型和Windkessel出口边界条件，对血流动力学参数进行精细量化，同时将模拟结果与术后病理标本进行空间匹配验证。

关键技术方法包括：(1)基于CTA的血管三维重建；(2)四种手术情景的数字化建模；(3)采用polyhedral网格和边界层处理的CFD仿真；(4)时间平均壁面剪切应力(TaWSS)、振荡剪切指数(OSI)等血流动力学参数计算；(5)组织病理学与血流参数的关联分析。

3.1 局部斑块可视化

研究发现斑块-管腔界面处的高TaWSS区域对应病理证实的纤维帽变薄区，而脂质核心破裂处则呈现TaWSS骤降特征。这种"高应力致损，低应力促崩"的双向机制，为理解斑块破裂提供了力学解释。

3.2 血流分布分析

ICA狭窄模型与TCAS模型的血流波形高度相似，而CCA狭窄模型则接近无狭窄模型。ICA/CCA血流比在TCAS模型中最低(0.49-0.59)，证实ICA狭窄是影响脑灌注的关键因素。

3.3 WSS衍生参数分析

无狭窄模型在ICA侧壁呈现低TaWSS(<1Pa)、高OSI(>0.3)和高相对停留时间(RRT)的"危险三联征"，这正是动脉粥样硬化好发区域。有趣的是，CCA狭窄的加入主要使ECA入口的高OSI区域向远端移位。

3.4 非WSS参数分析

TCAS模型的湍流动能(TKE)较单狭窄模型增加30%，分数流量储备(FFR)降至0.873，局部标准化螺旋度(LNH)显示原有的保护性螺旋流被破坏。这种"湍流增加-灌注下降-流态紊乱"的恶性循环，可能是TCAS患者易发卒中的血流动力学基础。

这项研究的突破性在于首次通过"数字手术刀"剥离了TCAS中不同狭窄成分的独立效应。结果显示ICA狭窄才是需要优先干预的"主要矛盾"，而轻度CCA狭窄可能无需同期处理。这种基于血流动力学的治疗策略优化，有望改变当前TCAS治疗的"眉毛胡子一把抓"现状。

研究也存在一定局限：单病例分析可能影响结论普适性；刚性血管壁假设忽略了血管顺应性；CTA分辨率限制了对微溃疡的捕捉。未来研究可结合流体-结构耦合(FSI)模型和更高分辨率的血管壁成像，进一步揭示TCAS的力学致病机制。尽管如此，这项工作为TCAS的精准治疗提供了重要范式，展现了多学科交叉在解决临床难题中的独特价值。