腹主動(dòng)脈瘤 (AAA) 是一種隱藏的威脅，潛伏在無(wú)癥狀進(jìn)展的背后。比利時(shí)根特大學(xué) bioMMeda 研究小組的 Bram Trachet 博士和他的團(tuán)隊(duì)最近研究了預(yù)測(cè)該疾病的潛在關(guān)鍵。他們使用 AuroVist™（一種用于微型 CT 的無(wú)毒 X 射線造影劑），在小鼠模型中創(chuàng)建了隨時(shí)間推移的主動(dòng)脈的詳細(xì) 3D 圖像，跟蹤動(dòng)脈瘤的形成。通過(guò)超聲波掃描計(jì)算出的主動(dòng)脈血流湍流點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)與后來(lái)發(fā)生主動(dòng)脈膨出的區(qū)域具有定性相關(guān)性。 “我們不能排除血流動(dòng)力學(xué)在 AAA 形成的初始階段發(fā)揮作用，"該小組得出結(jié)論。

活體動(dòng)物主動(dòng)脈隨時(shí)間變化的 3D 繪圖

從計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)獲得的時(shí)間平均壁剪切應(yīng)力 (TAWSS)、振蕩剪切指數(shù) (OSI) 和相對(duì)停留時(shí)間 (RRT) 的第 1 天基線計(jì)算，與第 31 天右側(cè)動(dòng)脈瘤發(fā)展 (AAA) 的比較。體積渲染來(lái)自靜脈注射 AuroVist™ 15 nm 后小鼠主動(dòng)脈的體內(nèi)顯微 CT。

使用基于體內(nèi)測(cè)量的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬研究了小鼠主動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)（血管內(nèi)的流動(dòng)力學(xué)）。這是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樗枰叻直媛食上駚?lái)準(zhǔn)確繪制動(dòng)脈的 3 維幾何形狀，并測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的血流速率。

先前的研究因缺乏小鼠動(dòng)脈測(cè)量所需的體內(nèi)成像方法而受到限制。 Trachet 和團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用 Nanoprobes 的 AuroVist™ 15 nm 克服了這一問(wèn)題，該技術(shù)可提供無(wú)毒性的血管造影，允許“體內(nèi)血管鑄型"，對(duì)活體麻醉小鼠的血管系統(tǒng)進(jìn)行成像，并在研究過(guò)程中重復(fù)應(yīng)用。

然后將這些數(shù)據(jù)與高頻超聲測(cè)量相結(jié)合，提供流經(jīng)腹主動(dòng)脈的數(shù)據(jù)集。利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，研究小組能夠繪制出血流紊亂的位置，這可能會(huì)對(duì)主動(dòng)脈內(nèi)皮產(chǎn)生負(fù)面影響。

尋找缺失的基線：小鼠模型可以研究“不可檢測(cè)"的情況

預(yù)測(cè)腹動(dòng)脈瘤的一個(gè)特殊問(wèn)題是，在發(fā)生災(zāi)難性破裂之前，這種情況通常是無(wú)癥狀的。因此，由于基線數(shù)據(jù)缺失，幾乎不可能監(jiān)測(cè)其在人類(lèi)中的起源和進(jìn)展。然而，適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型可以為研究人員提供了解該過(guò)程的窗口。

Trachet 和團(tuán)隊(duì)使用雄性 ApoE -/- 小鼠模擬了動(dòng)脈瘤形成，這些小鼠植入了滲透泵，用于在 28 天的時(shí)間內(nèi)輸送血管緊張素 II。超聲和顯微 CT 數(shù)據(jù)在基線（泵植入前）和末期（泵植入后 31 天）再次采集。對(duì)于顯微 CT 觀察，小鼠靜脈注射 100 微升（20 毫克金）Aurovist™-15 nm 金納米粒子造影劑，然后在 70 kVp 下成像。

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬表明，四分之三的小鼠中，血流紊亂的局部區(qū)域與誘發(fā)的動(dòng)脈瘤定性一致，盡管進(jìn)一步的詳細(xì)分析并不支持這種關(guān)系。然而，從這些部分跡象來(lái)看，血流動(dòng)力學(xué)仍然是動(dòng)脈瘤形成的可能預(yù)測(cè)因素，并且這種關(guān)系值得進(jìn)一步研究。至關(guān)重要的是，該小組已經(jīng)為未來(lái)研究這種疾病及其難以捉摸的小鼠發(fā)育因素定義了一個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)算框架，并且對(duì)這種疾病的更好理解有一天可能會(huì)提供一種方法來(lái)識(shí)別最有可能罹患這種危及生命的疾病的個(gè)體。

將計(jì)算增強(qiáng)的可視化引入心血管問(wèn)題的研究

Trachet 博士和他的同事（Bols，2013）此后在主動(dòng)脈瘤分析中添加了另一種計(jì)算工具，開(kāi)創(chuàng)了一種計(jì)算掃描動(dòng)脈瘤中存在的初始應(yīng)力分布的方法，從而解釋了掃描幾何結(jié)構(gòu)中存在的應(yīng)力，因?yàn)榈?/span>體內(nèi)血壓。他們?cè)俅问褂渺o脈注射 AuroVist™ 15 nm 在小鼠模型中獲得 AAA 的高分辨率 3D 圖像，并成功執(zhí)行計(jì)算后向位移方法來(lái)確定卸載的幾何形狀，然后將其用于恢復(fù)掃描的幾何形狀，但這一次包括它的初始應(yīng)力分布。他們的貢獻(xiàn)允許基于從體內(nèi)獲得的幾何形狀對(duì)小鼠特定應(yīng)力進(jìn)行更正確的計(jì)算分析掃描，這可能是更準(zhǔn)確地了解心血管疾病病理生理學(xué)的重要一步。

“這是一項(xiàng)令人興奮的工作，" AuroVist™ 制造商 Nanoprobes 的創(chuàng)始人James F. Hainfeld 博士說(shuō)道。 “它們使我們更加了解動(dòng)脈瘤的形成；它給了我們希望有一天能及早發(fā)現(xiàn)它們。"