Aspeсt ratio как фактор, предсказывающий разрыв аневризм сосудов головного мозга
Автор: Иванов Д.В., Доль А.В., Коссович Л.Ю.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 (87) т.24, 2020 года.
Бесплатный доступ
Аневризмы сосудов головного мозга — патологические расширения, присутствующие у 2–5% населения. Разрыв аневризм часто приводит к развитию геморрагического инсульта. Среди его последствий – инвалидность и смерть. Несмотря на это, превентивное хирургическое лечение аневризм не всегда оправданно, так как приводит к серьезным послеоперационным осложнениям. В связи этим существует проблема разработки и обоснования надежных и удобных критериев оценки риска разрыва аневризм. Aspect ratio (отношение высоты аневризмы к диаметру шейки) – относительный размер аневризм, применяющийся для их классификации на склонные к разрыву и несклонные к разрыву. Эта характеристика также используется в качестве предикторов разрыва аневризм. Авторами проведена серия численных биомеханических расчетов, направленных на обоснование критического значения aspect ratio, характеризующего аневризмы, склонные к разрыву. При моделировании сравнивали средние касательные напряжения на стенке аневризм с различными aspect ratio от 0,5 до 2,25 с шагом 0,25 для асимметричных моделей и aspect ratio от 0,5 до 2,1 с шагом 0,2 для симметричных моделей. Выявлено, что aspect ratio классифицирует аневризмы. Получено его критическое значение, которое было обосновано при помощи биомеханического моделирования. Выявлено, что при бόльших значениях aspect ratio, чем критическое, существенно уменьшаются касательные напряжения на стенке аневризмы, а при переходе через критическое значение aspect ratio было выявлено скачкообразное уменьшение средних касательных напряжений на стенке аневризмы.
Aspect ratio, size ratio, аневризма, виллизиев круг, касательные напряжения на стенке, конечно-элементное моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/146282206
IDR: 146282206 | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2020.1.01
Список литературы Aspeсt ratio как фактор, предсказывающий разрыв аневризм сосудов головного мозга
- Гурфинкель Ю.И., Кацэ Н.В., Парфенова Л.М., Иванова И.Ю., Орлов В.А. Сравнительное исследование скорости распространения пульсовой волны и эндотелиальной функции у здоровых и пациентов с сердечно-сосудистой патологией // Российский кардиологический журнал. - 2009. -№ 2. - С. 38-43.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Наука, 1970. - 904 с.
- Парашин В.Б., Иткин Г.П. Биомеханика кровообращения. - М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2005. - 224 с.
- Backes D., Vergouwen M.D., Velthuis B.K., van der Schaaf I.C., Bor A.S., Algra A., Rinkel G.J. Difference in aneurysm characteristics between ruptured and unruptured aneurysms in patients with multiple intracranial aneurysms // Stroke. - 2014. - Vol. 45, no. 5. - P. 1299-1303.
- Broderick J.P., Brott T.G., Duldner J.E., Tomsick T., Leach A. Initial and recurrent bleeding are the major causes of death following subarachnoid hemorrhage // Stroke. - 1994. - Vol. 25. - P. 1342-1347.
- De Rooij N.K., Linn F.H., van der Plas J.A., Algra A., Rinkel G.J. Incidence of subarachnoid haemorrhage: a systematic review with emphasis on region, age, gender and time trends // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. - 2007. - Vol. 78. - P. 1365-1372.
- Dhar S., Tremmel M., Mocco J., Kim M., Yamamoto J., Siddiqui A.H., Hopkins L.N., Meng H. Morphology parameters for intracranial aneurysm rupture risk assessment // Neurosurgery. - 2008. -Vol. 63, no. 2. - P. 185-197.
- Dol A.V., Fomkina O.A., Ivanov D.V. Threshold values of morphological parameters associated with cerebral aneurysm rupture risk // / Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Математика. Механика. Информатика. - 2019. - Т. 19, вып. 3. - С. 289-304.
- Duan Z., Li Y., Guan S., Ma C., Han Y., Ren X., Wei L., Li W., Lou J., Yang Z. Morphological parameters and anatomical locations associated with rupture status of small intracranial aneurysms // Scientific Reports. - 2018. - Vol. 8. DOI: 10.1038/s41598-018-24732-1
- Etminan N., Rinkel G.J. Unruptured intracranial aneurysms: development, rupture and preventive management // Nat. Rev. Neurol. - 2016. - Vol. 12, no. 12. - P. 699-713.
- Fan J., Wang Y., Liu J., Jing L., Wang C., Li C., Yang X., Zhang Y. Morphological-hemodynamic characteristics of intracranial bifurcation mirror aneurysms // World Neurosurg. - 2015. - Vol. 84, no. 1. -P. 114-120.
- Ghasemi A., Zahediasl S. Normality Tests for Statistical Analysis: A Guide for Non-Statisticians // Int. J. Endocrinol. Metab. - 2012. - Vol. 10, no. 2. - P. 486-489.
- Hajian-Tilaki K. Receiver operating characteristic (ROC) Curve analysis for medical diagnostic test evaluation // Caspian J. Intern. Med. - 2013. - Vol. 4, no. 2. - P. 627-635.
- Ho A.L., Lin N., Frerichs K.U., Du R. Intrinsic, transitional, and extrinsic morphological factors associated with rupture of intracranial aneurysms // Neurosurgery. - 2015. - Vol. 77, no. 3. - P. 433-441.
- Ie Roux A.A., Wallace M.C. Outcome and cost of aneurysmal subarachnoid hemorrhage // Neurosurg. Clin. N. Am. - 2010. - Vol. 21. - P. 235-246.
- Inagawa T., Hada H., Katoh Y. Unruptured intracranial aneurysms in elderly patients // Surg. Neurol. -1992. - Vol. 38, no. 5. - P. 364-370.
- Ivanov D.V., Dol A.V. Morphological and numerical assessment of intracranial aneurysms ruptures risk // Russian Open Medical Journal. - 2018. - Vol. 7. - P. e0304.
- Jeon H.J., Lee J.W., Kim S.Y., Park K.Y., Huh S.K. Morphological parameters related to ruptured aneurysm in the patient with multiple cerebral aneurysms (clinical investigation) // Neurol. Res. - 2014. - Vol. 36, no. 12. - P. 1056-1062.
- Jiang H., Shen J., Weng Y.-X., Pan J.-W., Yu J.-B., Wan Z.-A., Zhan R. Morphology parameters for mirror posterior communicating artery aneurysm rupture risk assessment // Neurol. Med. Chir. (Tokyo). - 2015. Vol. 55, no. 6. - P. 498-504.
- Jing L., Fan J., Wang Y., Li H., Wang S., Yang X., Zhang Y. Morphologic and hemodynamic analysis in the patients with multiple intracranial aneurysms: ruptured versus unruptured // PLoS One. - 2015. - Vol. 10, no. 7. - P. e0132494.
- Kaneko N., Mashiko T., Namba K., Tateshima S., Watanabe E., Kawai K. A patient-specific intracranial aneurysm model with endothelial lining: a novel in vitro approach to bridge the gap between biology and flow dynamics // J. Neurointerv. Surg. - 2017. DOI: 10.1136/neurintsurg-2017-013087
- Li M., Jiang Z., Yu H., Hong T. Size ratio: a morphological factor predictive of the rupture of cerebral aneurysm? // Can. J. Neurol. Sci. - 2013. - Vol. 40, no. 3. - P. 366-371.
- Lin N., Ho A., Charoenvimolphan N., Frerichs K.U., Day A.L., Du R. Analysis of morphological parameters to differentiate rupture status in anterior communicating artery aneurysms // PLoS One. - 2013. Vol. 8, no. 11. - e79635.
- Malek A.M., Alper S.L., Izumo S. Hemodynamic shear stress and its role in atherosclerosis // JAMA. -1999. - Vol. 282, no. 21. - P. 2035-2042.
- Milton R.C. An extended table of critical values for the Mann-Whitney (Wilcoxon) two-sample statistic // Journal of the American Statistical Association. - 1964. - Vol. 59, no. 307. - P. 925-934.
- Mukaka M.M. A guide to appropriate use of Correlation coefficient in medical research // Malawi Med J. -2012. - Vol. 24, no. 3. - P. 69-71.
- Qiu T., Xing H. Morphological distinguish of rupture status between sidewall and bifurcation cerebral aneurysms // Int. J. Morphol. - 2014. -Vol. 32, no. 3. - P. 1111-1119.
- Rinkel G.J., Djibuti M., Algra A., van Gijn J. Prevalence and risk of rupture of intracranial aneurysms: a systematic review // Stroke. - 1998. - Vol. 29. - P. 251-256.
- Shojima M., Morita A., Nakatomi H., Tominari S. Size is the most important predictor of aneurysm rupture among multiple cerebral aneurysms: post hoc subgroup analysis of unruptured cerebral aneurysm study Japan // Neurosurgery. - 2018. - Vol. 82, no. 6. - P. 864-869. DOI: 10.1093/neuros/nyx307
- Sun H.T., Sze K.Y., Tang A.Y.S., Tsang A., Hang A.C., Chow K.W. Effects of aspect ratio, wall thickness and hypertension in the patient-specific computational modeling of cerebral aneurysms using fluidstructure interaction analysis // Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. - 2019. - Vol. 13, no. 1. - P. 229-244.
- Thompson B.G., Brown R.D., Amin-Hanjani S., Broderick J.P., Cockroft K.M., Connolly E.S., Duckwiler G.R., Harris C.C., Howard V.J., Johnston S.C., Meyers P.M., Molyneux A., Ogilvy C.S., Ringer A.J., Torner J. Guidelines for the management of patients with unruptured intracranial aneurysms: a guideline for healthcare professionals from the American heart association / American stroke association // Stroke. - 2015. - Vol. 46, no. 8. - P. 2368-2400.
- Tremmel M., Dhar S., Levy E.I., Mocco J., Meng H. Influence of intracranial aneurysm-to-parent vessel size ratio on hemodynamics and implication for rupture: results from a virtual experimental study // Neurosurgery. - 2009. - Vol. 64, no. 4. - P. 622-630.
- Ujiie H., Tachibana H., Hiramatsu O., Hazel A.L., Matsumoto T., Ogasawara Y., Nakajima H., Hori T., Takakura K., Kajiya F. Effects of size and shape (aspect ratio) on the hemodynamics of saccular aneurysms: a possible index for surgical treatment of intracranial aneurysms // Neurosurgery. - 1999. - Vol. 45, no. 1. -P. 119-129.
- Ujiie H., Tamano Y., Sasaki K., Hori T. Is the aspect ratio a reliable index for predicting the rupture of a saccular aneurysm? // Neurosurgery. - 2001. - Vol. 48, no. 3. - P. 495-502.
- Vernooij M.W., Ikram M.A., Tanghe H.L., Vincent A.J.P.E., Hofman A. Krestin G.P., Niessen W.J., Breteler M.M.B., van der Lugt A. Incidental findings on brain MRI in the general population // N. Engl. J. Med. - 2007. - Vol. 357. - P. 1821-1828.
- Wang G.-X., Liu L.-L., Wen L., Cao Y.-X., Pei Y.-C., Zhang D. Morphological characteristics associated with rupture risk of multiple intracranial aneurysms // Asian Pac. J. Trop. Med. - 2017. - Vol 10. -P. 1011-1014.
- Wiebers D.O., Whisnant J.P., Huston J., Meissner I., Brown R.D., Piepgras D.G., Forbes G.S., Thielen K., Nichols D., O'Fallon W.M., Peacock J., Jaeger L., Kassell N.F., Kongable-Beckman G.L., Torner J.C. Unruptured intracranial aneurysms: natural history, clinical outcome, and risks of surgical and endovascular treatment // Lancet. - 2003. - Vol. 362, no. 9378. - P. 103-110.
- Zhang J., Can A., Mukundan S., Steigner M., Castro V.M., Dligach D., Finan S., Yu S., Gainer V., Shadick N.A., Savova G., Murphy S., Cai T., Wang Z., Weiss S.T., Du R. Morphological variables associated with ruptured middle cerebral artery aneurysms // Neurosurgery. - 2018. DOI: 10.1093/neuro s/nyy213
- Zhang Y., Jing L., Liu J., Li C., Fan J., Wang S., Li H., Yang X. Clinical, morphological, and hemodynamic independent characteristic factors for rupture of posterior communicating artery aneurysms // J. Neurointerv. Surg. - 2016. - Vol. 8. - P. 808-812.
- Zheng Y., Xu F., Ren J., Xu Q., Liu Y., Tian Y., Leng B. Assessment of intracranial aneurysm rupture based on morphology parameters and anatomical locations // J. Neurointerv. Surg. - 2016. - Vol. 12. -P. 1240-1246.