脑静脉返流型硬脑膜动静脉畸形的计算流体力学研究

The presence of cerebral venous reflux(CVR)in dural arteriovenous malformations(DAVMs) is an aggressive feature that influences clinical symptoms and the therapeutic selection,and also an important factor to predict the prognosis after embolization.However，the hemodynamic mechanism that CVR influences the clinical presentations and prognosis after embolization is not clear.The study will construct patient-specific biofluid mechanics models based on patients' 3D-DSA image and perform computational fluid dynamic(CFD) analysis. By analyzing the hemodynamic characteristics at the abnormal shunts of DAVMs with CVR before and after embolization, we will investigate the quantitative relationships between the local hemodynamic parameters and the natural history, risk of intracranial hemorrhage and the prognosis after embolization. Thus we can develop more reasonable therapeutic schedules. The study will be helpful for us to further understand DAVMs, and provide individual and quantitative basis for treatment of this disease.

硬脑膜动静脉畸形（dural arteriovenous malformation，DAVM）的脑静脉返流（cerebral venous reflux ，CVR）是决定临床症状的重要因素，是决定是否进行干预及选择治疗方案的重要依据，也是判定治疗是否成功的重要指标之一。但是CVR影响DAVM症状、治疗后转归的血流动力学机制尚不明确。本课题将基于患者3D-DSA 图像得到个体化的DAVM三维几何模型，进而建立具有病人特异性的伴有CVR的DAVM生物计算流体力学（CFD）模型并对其血液流动进行数值模拟。通过对栓塞前后局部畸形区域的血流动力学状态进行分析，探讨脑静脉返流型DAVM自然病史进展、颅内出血风险以及栓塞治疗预后与血液动力学参数间的定量关系，并通过分析畸形局部血流量、血流速度、压力等参数比较各种栓塞方案的优劣。课题有助于进一步丰富我们对这一疾病的认识，为临床治疗提供个体化和量化的依据。

背景：. 硬脑膜动静脉畸形（dural arteriovenous malformation，DAVM）的脑静脉返流（cerebral venous reflux ，CVR）是决定临床症状的重要因素，是决定是否进行干预及选择治疗方案的重要依据，也是判定治疗是否成功的重要指标之一。但是CVR影响DAVM症状、治疗后转归的血流动力学机制尚不明确。.主要研究内容：. 本课题将基于患者3D-DSA 图像得到个体化的DAVM三维几何模型，进而建立具有病人特异性的伴有CVR的DAVM生物计算流体力学（CFD）模型并对其血液流动进行数值模拟。通过对栓塞前后局部畸形区域的血流动力学状态进行分析，探讨脑静脉返流型DAVM自然病史进展、颅内出血风险以及栓塞治疗预后与血液动力学参数间的定量关系，并通过分析畸形局部血流量、血流速度、压力等参数比较各种栓塞方案的优劣。.重要结果：.1..基于DSA数据成功构建了病人特异性的CVR型硬脑膜动静脉畸形的三维生物流体力学模型，并完成相应血流动力学参数的计算。.2..明确合并静脉瘤的返流型硬脑膜动静脉瘘的血流动力学特征及该病脑出血的血流动力学危险因素。.3..明确了DAVF栓塞前后畸形团、供血动脉和引流静脉内血流动力学参数的改变。.4..基于机器学习算法构建了可准确识别AVM相关脑出血的诊断模型RELF_ADA。.5..对于结构复杂，无法进行三维模拟的DAVF病灶，找到了评估其血流动力学模式的新方法。即采用PCASL采集患者的脑灌注信息，利用基于Matlab SPM12的ASLtbx计算脑组织内每个体素的脑血流量（CBF），然后利用影像组学特征值如熵（entropy）等构建预测病人临床结局的血流动力学模型。.6..构建了包含400例DAVF病例（Cognard I-V型）的临床影像数据库。.关键数据：.1..静脉瘤壁所受平均压力有高于引流静脉的趋势。静脉瘤的平均壁面切应力小于引流静脉的平均壁面切应力。引流静脉上存在多个静脉瘤为独立的脑出血风险预测因子（OR=3.62）。.2..RELF_ADA预测AVM相关脑出血的准确率为0.93，AUC为0.96。.科学意义：.课题有助于进一步丰富我们对这一疾病的认识，为临床治疗提供个体化和量化的依据。