Computational biomechanical assessment of stent-graft migration risk in different thoracic endovascular aortic repair (TEVAR) strategies for left subclavian artery reconstruction
本研究利用患者特异性计算生物力学模拟，旨在证明在经导管主动脉弓/降主动脉夹层修复术（TEVAR）中，与烟囱技术和分叉技术相比，单支支架植入（SBSG）技术在重建左锁骨下动脉方面具有更优越的稳定性、更低的移位风险以及更佳的血液动力学特性。
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人体主动脉是身体的主要高速公路，是一条厚壁动脉，负责将富含氧气的血液从心脏输送到全身各处。有时，血管内层会发生撕裂，导致血液强行挤入血管壁的各层之间。这种被称为主动脉夹层的状况属于医疗紧急情况。为了修复它，医生经常使用一种称为胸主动脉腔内修复术（TEVAR）的手术。在这种微创手术中，一种被称为支架植入物（stent-graft）的柔性管（由金属网加固而成）会被穿过血管并扩张在主动脉内，以封闭撕裂处并恢复正常的血流。
然而，主动脉的解剖结构并不总是那么简单直接。在靠近顶部的地方，主动脉会弯曲并分出分支，为头部和手臂供血。其中一个分支——左锁骨下动脉，负责向左臂输送血液。如果主动脉的撕裂位置离这个分支太近，标准的支架植入物就无法在不阻塞动脉的情况下安全放置，否则会切断手臂的血液供应。为了解决这个问题，外科医生开发了三种主要策略来重建与左锁骨下动脉的连接，同时仍能封闭撕裂处：使用带有内置侧支的支架植入物、在主管旁放置第二根小管（“烟囱”技术），或者在主管上开一个孔让血液通过（“开窗”技术）。虽然这些方法有效，但它们会在动脉内创造出复杂的形状，可能导致支架植入物不稳定。如果设备在手术后发生位移或迁移，可能会导致失败，从而引发严重的并发症。
来自复旦大学和上海长海医院的研究团队致力于研究这三种策略中哪一种能提供最佳的稳定性。他们并没有针对这项研究对患者进行实际手术，而是构建了一个高度精细的真实患者主动脉计算机模型。利用术前扫描图像，他们重建了患者撕裂的主动脉精确形状，包括撕裂产生的假腔。随后，他们在数字模型中虚拟植入了三种不同的支架策略，模拟设备的扩张过程，直到它们压迫到动脉壁。这使他们能够观察到每个设备在体内是如何放置的，包括金属网扩张时形成的微小褶皱和间隙。
一旦虚拟设备就位，研究人员便模拟了血液在主动脉中的流动。他们计算了奔涌的血液对支架植入物施加的力量。想象一下，支架植入物就像河流中的一艘船；水流会推挤它，试图将其向下游或向侧面移动。在工程学中，这种推力被称为位移力（displacement force）。研究人员测量了每种策略下血液对主管和分支管的推力。他们发现，“烟囱”技术（即在主管旁运行第二根管子的方法）对主设备产生了最强的推力。这表明，烟囱法面临着主支架发生位置偏移的最高风险。
在观察分支设备本身时，差异更为显著。被称为单分支支架植入物的内置侧支设计，所承受的血液推力最小。另外两种方法——烟囱法和开窗法——其分支管承受的力几乎是内置分支的两倍甚至高出百分之九十。由于分支管较细且与动脉壁的接触面积较小，这些较高的力量使其更容易发生移动。研究人员还观察了血液如何绕过这些设备。内置分支设计能让血液流动得更平稳，与另外两种方法相比，后者在管间复杂的间隙中产生了更多的混乱旋涡和扰动。
研究结论指出，对于该特定患者模型，单分支支架植入物提供了最稳定的解决方案。无论是对于主管还是分支管，它承受的位移风险都最低，并且能保持更洁净的血流。虽然开窗技术的总推力与内置分支相似，但力的方向不同；它产生的推力更大，且方向倾向于将设备向心脏方向拉回。而烟囱技术则造成了最大的整体不稳定性。这些发现表明，虽然这三种方法都能修复动脉，但选择哪种技术会显著改变作用于修复部位的机械力。通过利用计算机模拟来预测这些力量，医生或许能够在手术前选择出最适合每位患者个体、能提供最佳长期稳定性的策略，从而降低日后需要再次修复的可能性。
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