颅内动脉瘤未破裂时脑动脉的破裂压力值

科学报告|(2022) 12:10294| https://doi.org/10.1038/s41598-022-13341-81 打开破裂压力值存在未破裂颅内动脉瘤的脑动脉Leszek Lombarski1, Przemysław Kunert1, Sylwia Tarka2, Adam Piechna3, Sławomir Kujawski4 & Andrzej Marchel1脑动脉 (CA) 容易形成囊状动脉瘤。由于动脉瘤可能被认为是局部减弱的动脉壁的球囊样扩张，因此应确定颅内动脉瘤的存在是否与 CAs 的全身减弱有关。在 184 次连续的法医尸检中，确定了 8 个带有单个未破裂囊状动脉瘤的大脑。切除具有相邻 CA 和特定 CA 节段的动脉瘤，即：前交通动脉复合体，以及基底动脉、颈内动脉和大脑中动脉的分叉处。然后，对动脉瘤和 CA 标本进行压力充气直到动脉分叉处或 CA 壁或动脉瘤破裂为止。相同的方案应用于由从八个没有动脉瘤的大脑中切除的 CA 组成的对照组。实验组和对照组之间没有显着差异，取决于分析样本的平均破裂压力（1054 与 1048 毫米汞柱）和破裂部位（分叉与壁）。这些发现表明，未破裂的囊状动脉瘤的存在与尸检对象中 CAs 的普遍减弱无关。此外，CA 分叉并不代表壁强度降低的区域。脑动脉 (CA) 特别容易形成动脉瘤，在一般人群中的发病率为 3.6-6%1.此外，囊状颅内动脉瘤 (sIA) 破裂是导致高死亡率的非创伤性蛛网膜下腔出血的最常见原因2.上述 CA 对 sIA 发展的偏好可能是由于不同血管床中动脉的结构相关生物力学特性的差异。与颅外对应物相比，CA 的特点是刚度增加3.这可能与缺乏弹性蛋白有关，主要局限于CAs壁内的弹性内层4.此外，进行性弹性蛋白降解导致 CA 的刚度随着年龄的增长而进一步增加5.根据文献资料，sIA 患者的 CA 可能表现出特定的形态特征，例如 MCA 主干直径较大或 MCA 分叉角较宽。6以及 MCA 主要分支的直径之间更明显的差异7.然而，关于从 sIA 患者获得的 CA 的独特生物力学特性的数据很少。8.由于 sIAs 的启动、生长和破裂机制包括物理和生物过程之间的相互作用9, 关于 CAs 的生物力学特性的研究可能会阐明 sIAs 的不确定发病机制。在本研究中，我们旨在比较从有和没有未破裂 sIA 的尸检对象采集的特定 CA 节段的破裂压力值，并确定未破裂 sIA 的存在是否与 CA 壁的普遍弱化有关。1华沙医科大学神经外科，Banacha St. 1a, 02-097 Warsaw, Poland。 2华沙医科大学法医学系，Oczki St. 1, 02-007 Warsaw, Poland。 3华沙理工大学自动控制与机器人研究所，św。 Andrzeja Boboli St. 8, 02-525 Warsaw, 波兰。 4 运动生理学和功能解剖学系，Collegium Medicum in Bydgoszcz, Nicolaus Copernicus University in Toruń, M. Skłodowskiej-Curie St. 9, 85-094 Bydgoszcz, Poland。电子邮件：przemyslaw .kunert@wum.edu.pl 科学报告|(2022) 12:10294 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13341-82图1。(一个) 工作区的框图。激活 (1) 后，温度控制器调节 0.9% NaCl (2) 的温度，保持其预定值，并向压力调节器 (3) 发送设定点。来自压力传感器 (4) 调节器的反馈信号保持适当的压力通过控制精密计量泵 (5) 在分析的样本内。多色灯 (6) 为视觉配准提供了最佳条件。 LED 二极管 (7) 用于将压力与来自的图像相关联相机 (8)。 (乙) 加压前安装在喇叭形尖端套管上的 BA 分叉样本。两端，即 PCA 以及穿孔分支，分别用 4.0 和 7.0 丝线缝合。(C) ICA 分叉试样在压力充气试验期间在分叉区域内破裂时；黑色箭头表示 0.9% NaCl 的流。材料和方法CA 标本。在连续 184 次法医尸检中，我们分析了因脑外原因死亡的患者的大脑。死亡时间和生物力学测试之间的持续时间不超过 36 小时。所有尸体在尸检前都保存在4°C。在 8 个大脑（年龄 62 ± 4 岁；2 名女性）中发现了单个未破裂的 sIA。对照组由八个没有 sIA 的大脑组成，尸检对象的年龄和性别相匹配（年龄 62 ± 7 岁；2 名女性）。使用手术显微镜（Carl Zeiss OPMI pico S100，Germany）切除具有相邻 CA 的 sIA。然后，收集以 sIA 形成风险增加为特征的特定 CA 段，包括前交通动脉 (ACommA) 与大脑前动脉 (ACA)、基底动脉 (BA) 与大脑后动脉 (PCA) 的分叉，以及两个内部动脉的分叉。颈动脉（ICA）和大脑中动脉（MCA）。为测试准备了来自每个尸检对象的六个相应的 CA 节段（1 个 ACommA、1 个 BA、2 个 ICA 和 2 个 MCA）——总共分析了 96 个样本。所有实验均按照相关指南和规定进行10.咨询了华沙医科大学的生物伦理委员会并确认我们的研究不需要正式批准或同意。测量和压力充气测试。sIA 和 CA 标本的生物力学实验在工作区域进行，允许通过同时视觉配准连续测量血管内压力（图 1）。 1A)。 所有分析的样本都用 0 冲洗。9% NaCl 去除血块。 然后，将喇叭形尖端套管插入准备好的样本中。 标本的近端用手术缝合线结扎 [4.0 丝线缝合] 以确保与套管紧密连接。 为了形成一个封闭的系统，使用 4 结扎相对的末端以及小皮质和穿通动脉。0 和 7。分别为 0 条丝线缝合线（图 1）。 1B)。 接下来，运行 0 的精密计量泵。36 °C 下的 9% NaCl 被激活。 在第一阶段，进行五个预处理循环，压力范围从 0 到 200 mmHg 以 10 mmHg/s 的速度逐渐增加 - 减少，以放松肌肉纤维。 在第二阶段，在 100 mmHg 的恒定压力下测量 CA 样品的直径和长度，以建立近似的体内尺寸（有关所执行测量的示意图，请参见补充图 2）。 S1 在线）。 为了尽量减少结扎对加压充气试验期间壁内应力的影响，制备的整个 CA 标本的长度约为其直径的四倍。然后，以 20 mmHg/s 的速率对标本施加准静态增加压力，直到动脉分叉处或 CA 或 sIA 壁破裂（图 1）。 1C)。 后续转向控制系统调节泵转速以提供恒定的压力增加 - 在预调节循环和压力充气测试期间获得的压力记录示例在补充图 1 中给出。 S2上线。 分析了动脉瘤组和非动脉瘤组在特定CA段的破裂压力值和加压标本的破裂部位方面的差异。 此外，分别评估了两组获得的破裂压力值与尸检对象年龄的关联。 科学报告|(2022) 12:10294 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13341-83破裂压力 (mmHg)动脉瘤年龄性别死亡原因动脉瘤位置动脉瘤美国商会文学学士里卡丽卡马华大马华+60米急性心肌梗塞R MCA bif8031021146213231304956+55F肺炎美国商会672一个10141337192116781277+60米自杀式上吊L MCA bif7499711364137213371443+63F全身性癌症丽卡比夫381815957129211321245+67米自杀式上吊L MCA bif588498774934859603一个+58米溺水丽卡比夫10178587761033一个833773+69米酒精中毒美国商会803756107012431065730+61米酒精中毒丽卡比夫9029771292137010251363−56米自杀式上吊7227691299977710544−59米心肌炎6637769171280674967−55米急性心肌梗塞7131385906183812291100−65F肺栓塞655819131613039251398−72F急性心肌梗塞65086013059631211971−70米从高处坠落5279491161116410331115−52米全身性癌症641110594986516421883−66米急性心肌梗塞653100411619437431539表格1。人口统计学数据、颅内动脉瘤位置和动脉瘤和特定 CA 段的破裂压力值。存在，- 不存在，M 男性，F 女性，R 右，L 左，ACommA 前交通动脉、BA 基底动脉、MCA bif 大脑中动脉分叉、ICA bif 颈内动脉分叉。一个在 3 个样本中动脉瘤破裂，这些样本被排除在关于 CA 破裂压力值的分析之外。统计分析。使用统计软件包 STATISTICA 13.1 (StatSoft, Inc.) 和 R 环境进行统计分析。所有连续变量和有序变量都总结为平均值和标准差 (SD)。为分类变量和二元变量提供了百分比、分子和分母。独立样本的学生 t 检验用于检查两组在连续变量中的差异。 Fisher 精确检验用于检查定性变量。为了检查两个以上组之间的差异，使用了 Kruskal-Wallis ANOVA 检验。无论主要分析的结果如何，都使用 Dunn 检验和 Benjamini 和 Hochberg p 值调整进行事后分析以将每个亚组与其他亚组进行比较，以控制错误发现率 (FDR)。因此，仅报告了多重比较校正（pFDR 校正）后显着的 p 值。皮尔逊相关性用于衡量变量之间的线性关系。对于所有计算，统计显着性水平设置为 α = 0.05。结果CAs 破裂压力。表 1 显示了详细的人口统计数据以及分析的动脉瘤和 CA 段的破裂压力值。对照组 CAs 的平均破裂压力为 1048 ± 323 mmHg，从单个未破裂 sIA 脑中采集的 CAs 的平均破裂压力为 1054 ± 289 mmHg。组间破裂压力值未观察到显着差异（p = 0.54）（图2A）。由于在动脉瘤组（分别为 p = 0.26 和 p = 0.95）和非动脉瘤组（分别为 p = 0.76 和 p = 0.38）中，左右配对 ICA 和 MCA 的破裂压力没有显着差异，因此ICA 和两个 MCA 作为组合亚组进行分析（见在线补充表 S1）。 ACommA 的平均破裂压力分别为 723 ± 199 mmHg 和 661 ± 60 mmHg； BA，900 ± 119 毫米汞柱和 971 ± 211 毫米汞柱； ICA，1272 ± 267 毫米汞柱和 1162 ± 252 毫米汞柱； MCA，1132 ± 304 毫米汞柱动脉瘤组和非动脉瘤组分别为 1120 ± 375 mmHg。实验组和对照组的 ACommA (p = 0.42)、BA (p = 0.42)、ICA (p = 0.25) 和 MCA (p = 0.92) 的破裂压力没有显着差异（表 2）。此外，动脉瘤组特定 CA 节段之间的平均破裂压力值存在显着差异（p = 0.0003）。也就是说，正如动脉瘤组的事后分析结果所示，ICA 的破裂压力值也显着高于 ACommA (p = 0.001) 和 BA (p = 0.01)。作为 MCA 与 ACommA 相比（p = 0.01）（图 2B）。同样，非动脉瘤组上述 CA 节段的平均破裂压力值也存在显着差异（p = 0.0003）。也就是说，事后分析结果显示，与其余 CA 段相比，ACommA 的破裂压力值显着降低：BA (p = 0.03)、ICA (p = 0.0002) 和 MCA (p = 0.001,图 2C)。SIAs 破裂压力。在分析的 8 个 sIA 中，2 个位于 ACommA 复合体，3 个位于 ICA 的分叉处，3 个位于 MCA 的分叉处。在三个标本中发现了 sIA 壁的破裂：AComm