胡桃夾綜合征是指左腎靜脈将血液送入下腔靜脈途經腸系膜上動脈與腹主動脈形成的夾縫時，由于夾角過小左腎靜脈受到了壓迫，導緻左腎靜脈血液流動受阻引起的左腎靜脈血流動力學異常現象。然而對于胡桃夾綜合征的診斷，目前還沒有統一的國際标準或醫學上一緻認定的标準。腎靜脈造影是診斷胡桃夾綜合征的"金标準"[1，2]，但為有創性檢查。正常狀态下左腎靜脈比下腔靜脈的壓力梯度高0~1 mm Hg（1 mm Hg =0.133 kPa），二者之間壓力梯度>３mm Hg可作為診斷胡桃夾綜合征的标準[3，4，5，6，7，8，9，10]。但通過此侵入式方法對左腎靜脈進行壓力測定，操作過程複雜且有創，對于不需要放置血管支架的患者來說難以接受。因此，如何通過無創方式提供更多與病變相關的量化參數，是胡桃夾綜合征臨床診斷、治療依據研究的重點。然而，由于缺乏綜合性報道，對左腎靜脈不同狹窄程度引起左腎靜脈與下腔靜脈壓力差、左腎靜脈血流動力學參數的變化未見相關的數據資料。為此，本研究利用患者自體CT影像數據，通過計算流體力學的方法對人體左腎靜脈進行血管精準建模，同時對模型進行血流動力學模拟計算，将胡桃夾綜合征患者病變血管的血流動力學參數分布可視化，并與超聲測得的血流動力學信息及内徑做比較，尋找診斷胡桃夾綜合征更有力的依據。

選擇2019年9月至2021年3月在徐州醫科大學附屬醫院就診的70例胡桃夾綜合征患者為研究對象。納入标準：（1）年齡≥18歲；（2）均行CT和超聲檢查且資料完整；（3）均有左腎靜脈受壓征象。排除标準：（1）既往因腹部占位、脊柱畸形等緻腹部大血管受壓、移位者；（2）腹部大血管病變者；（3）有CT檢查禁忌證者。70例研究對象中男39例，女31例；年齡18~49歲，平均（25.6±10.4）歲。

采用德國Siemens雙源CT（SOMATOM Force）行腹部CT血管造影（computed tomography angiography，CTA）檢查。患者取仰卧位，足先進，掃描範圍自膈頂至恥骨聯合水平。采用螺旋掃描模式，管電壓120 kV，參考有效mAs為160 mAs；CARE Dose 4D動态調節曝光劑量。X線球管旋轉時間0.5 s/周，螺距1.2，探測器準直器96 mm×0.6 mm，FOV 380 mm，掃描層厚5 mm，層間距5 mm，重建層厚1 mm，重建層間距0.5 mm，重建卷積核Bv36，窗寬700 HU，窗位100 HU。對比劑采用碘海醇（碘海醇，GE醫療藥業，規格350 mg/ml），經高壓注射器（missouri-XD2001，德國歐利奇醫療有限公司）以4 ml/s速度注入肘正中靜脈，注射劑量1.2 ml/kg。注射造影劑15 s後啟動監測掃描程序，當降主動脈CT值達到阈值（100 HU）時自動觸發掃描。

采用飛利浦EPIQ 7超聲診斷儀，探頭頻率為3~5 MHz，患者取仰卧位，腰部墊枕，脊柱過度後伸位，充分暴露中腹部，多切面掃查，橫切面聲像圖觀察左腎靜脈，并分段測量腸系膜上動脈後方段、腸系膜上動脈左側段的左腎靜脈内徑，調整探頭角度及聲束方向，精确分段測量受壓段、受壓遠心段左腎靜脈峰值流速。

将胡桃夾綜合征患者左腎靜脈增強CT醫學圖像導入Mimics軟件中，設置上、下、右、左四個方向來定位圖像，将灰度顯示調整為Soft Tissue模式，如圖1所示；對導入的CT圖像進行預處理，包括阈值分割、動态區域增長兩種算法分離出左腎靜脈、腸系膜上動脈和腹主動脈，創建蒙闆并生成三維模型；對蒙闆計算生成的三維模型進行優化，具體為使用Smooth方法對血管模型進行平滑處理。填補血管蒙闆上的空缺，減少三維模型表面上的空洞、毛刺與凹陷，設置适當的平滑指數與叠代次數對所建血管模型的表面做平滑處理，以便于後期有限元分析，通過手動調整阈值上、下限可以将目标區域包括在内且無關組織較少，如圖1所示；将建模後的血管使用四面體法進行網格劃分，定義血流出口、入口以及計算域，在出入口及計算域劃分邊界層改善壁面邊界的計算精度，對左腎靜脈狹窄病變區域的網格分布做加密處理，建立的左腎靜脈網格模型如圖2所示；将網格模型導入ANSYS 17.2軟件中的FLUENT模塊，設置左腎靜脈内血液流體為牛頓流體，血液無法壓縮，血管無滲透性，血流為層流，流動屬于非定常流動，設置血管壁光滑無滑移，管壁為剛性管道。在人體正常體溫下将血液密度設置為1 055 kg/m2，黏度設置為0.003 Pa·s。血管入口為速度入口，速度設置為0.5 m/s，血管出口為壓力出口，在大氣壓下不考慮重力相對壓力設為零；将劃分好網格的兩個左腎靜脈三維模型導入FLUENT中，将MESH網格文件默認單位設置為毫米，殘差設置為10-4，模拟類型為穩态計算；采用COUPLED算法對血流數值模拟計算，将計算模型設置為黏度模型的k-epsilon（2 eqn），設置血液以0.5 m/s勻速流動，血流入口處在有背景壓力的情況下設置壓力為0，設置200個叠代步數，待達到所要求的殘差值時計算自動停止。

患者行CT增強檢查，左腎靜脈在腸系膜上動脈後方管徑變細，測量腸系膜上動脈與腹主動脈夾角為（18.23°±0.26°），分别測量腸系膜上動脈左側的左腎靜脈與狹窄處的左腎靜脈内徑，二者比值>4。

利用患者自體CT影像數據，成功建立了胡桃夾綜合征患者左腎靜脈的個體化血管模型（圖1、圖2），模型Ⅰ測得患者左腎靜脈入口處内徑約為8.6 mm，狹窄處内徑約為1.9 mm。通過應用ANSYS FLUENT模塊模拟左腎靜脈血液流态。以模型Ⅰ為例，從入口到狹窄部位起始處血液以低速層流方式流動，速度流線相對均勻地分布在血管内部，血液通過狹窄部位時，流速迅速升高，約為63.75 cm/s，速度流線密集地分布在狹窄部位〔圖3（a）、（b）〕；該患者同期的超聲檢查結果見表1，本研究中患者實行平卧位和站立位分别檢查，灰階彩超檢查左腎靜脈狹窄處的内徑和入口處的内徑，每次測量3次，取平均值。頻譜多普勒測量左腎靜脈狹窄處的流速和入口處的流速，每次測量3次，取平均值。此外，在大氣壓下設置出口相對壓力為0 Pa的前提下由圖3（c）可以觀察到左腎靜脈血流入口處壓力顯示為高壓，狹窄處與出口處顯示為低壓，狹窄處的壓力小于入口處，從入口到出口呈現壓力遞減的特點，狹窄處為壓力的極小值點，取值約為802.6 Pa；狹窄遠端與狹窄處的壓差達到663.4 Pa。由圖3（d）可知，左腎靜脈壁的切應力除狹窄處外均呈現較低的壁面切應力，越靠近狹窄中心位置切應力越高，峰值可達269.3 Pa。

通常左腎靜脈走行于腸系膜上動脈和腹主動脈之間，當兩者之間的夾角過小時，可發生左腎靜脈受壓。胡桃夾綜合征就是左腎靜脈受壓後引起的一系列臨床症狀，可發生于任何年齡，但體質量偏低的青年人多見，受壓後左腎靜脈血液回流障礙，血流動力學發生改變，靜脈壓增高，進而出現不明原因的血尿、蛋白尿、性腺靜脈曲張等臨床表現[2，5，11，12，13，14，15，16，17]。通過流體力學數值模拟方法對胡桃夾綜合征進行血流動力學變化層面分析，有利于更好地把握和分析胡桃夾綜合征的緻病機制及治療方法。模拟計算左腎靜脈狹窄處與外擴處的血流動力學特征值，模拟結果的血液流速、壁面靜壓力、壁面切應力等信息，對研究人體血管在生理和病理狀态下的血流動力及内徑變化有重要價值。本研究中，胡桃夾綜合征患者病變血管内的血流在流速分布上，從入口處至狹窄部位的血液以低速層流方式流動，速度流線相對均勻地分布在血管内部，血液通過狹窄部位時，流速迅速升高，血流從出口噴射而出，速度流線密集地分布在狹窄部位。實驗假設血液在血管中的流動方式為層流，由于相互摩擦力的存在，血管管腔中心血流速度最快[18，19，20，21]。本研究結果驗證了這一點，從圖3中可見狹窄處速度流線顯示血流速度呈逐漸向兩側降低的流動狀态。左腎靜脈狹窄部位流速過快可能會促使血小闆與血管内壁頻繁碰撞，對血管内皮細胞造成損傷[11，22，23，24]。

此外，從計算結果可以看出，左腎靜脈的壁面壓力入口處呈現為高壓狀态，随着血流流向狹窄處壓力呈不斷下降的趨勢，此時狹窄病變端口顯示為負壓即血管狹窄處壓力小于默認設置的大氣壓，負壓可能會導緻被壓迫處的血管進一步狹窄。在負壓環境下，有利于血管的生長成熟，但由于狹窄處的血液流速過快，切應力較大，會對内壁造成持續性損傷，兩者相互影響最後可能會加重狹窄程度[25，26]。出口處的低壓可能會導緻左腎靜脈與下腔靜脈壓差過大，使血流無法順利回流至下腔靜脈。根據文獻資料，受到壓迫後左腎靜脈壓力與下腔靜脈壓力差值大于0.49 kPa時，即可診斷為胡桃夾綜合征[4，27]。結合CT圖像可知，左腎靜脈入口處相對較高的壓力會導緻該處血管擴張〔圖1（a）、（b）、（c）〕，此現象也可作為診斷的參照标準之一。

從研究結果也可以分析出胡桃夾綜合征的一系列臨床症狀與壁面切應力變化密切相關。壁面切應力是血流流動過程中對管壁的摩擦力，描述了血流對管壁内皮細胞的作用力，血管形狀、大小、血液黏度均會造成影響[28]。壁面切應力不同于壁面壓力，壁面壓力從入口至狹窄部位壓力逐漸降低，壁面切應力除狹窄部位以外均為低壁面切應力區，随着與狹窄中心位置距離縮短，壁面切應力開始逐漸增加，直至中心處達到極大值〔圖3（d）〕。血流通過彎曲狹窄部位時，血流速度加快，方向驟變，對管壁的沖擊力也會急速增大，因此會對血管内壁造成多重損傷，加重臨床症狀。如部分患者出現的左腰腹部疼痛就是因為左腎靜脈入口處壓力增高，使周圍靜脈瘀血，從而導緻疼痛。患者出現血尿也是由于入口處的高壓狀态導緻腎盞靜脈破裂出血，血液進入輸尿管從而導緻血尿[29]。

根據臨床資料顯示，胡桃夾綜合征超聲診斷标準：（1）腹主動脈與腸系膜上動脈之間的間隙明顯減小，左腎靜脈明顯受壓，其遠心端明顯擴張，擴張段内徑為狹窄處内徑的3倍以上，脊柱後伸20 min後為4倍以上；（2）左腎靜脈受壓處血流速度加快，其遠端擴張，血流速度減慢，頻譜低平或消失[1，5，30]。羅曉莉等[30]使用彩色多普勒超聲檢查多名胡桃夾綜合征患者，分别測量腹主動脈左側左腎靜脈擴張處以及左腎靜脈狹窄處的内徑及血流速度，通過數據統計，擴張處與狹窄處的左腎靜脈血管内徑比值為（6.5±0.5）∶1，擴張處與狹窄處的左腎靜脈血流速度比值為（7.2±0.9）∶1，作為診斷左腎靜胡核桃夾綜合征的标準，本研究測得的比值為（6.7±0.5），在上述阈值範圍内。

本研究建模結果顯示，狹窄處左腎靜脈内徑變小，流速增快，其變化規律與模型顯示一緻，模型計算結果中的狹窄病變處的流速峰值與患者超聲檢查血流流速變化相符。通過計算流體數值模拟方法可以無創獲取豐富的血流動力學參數變化情況，為該病的臨床診斷和治療提供重要參考。這些數據特征可以作為診斷胡桃夾綜合征的重要參考，是臨床醫生判斷患者是否需要進行外科手術的重要參考依據，也是判斷術後恢複情況的重要參考指标。本研究不足之處是樣本量小，部分患者無法同時具備完整的CT和超聲資料，有待完善樣本量進一步研究。

本文無利益沖突。

參考文獻略

本文來源：張世坤, 唐璐, 徐小傑, 趙英紅. 胡桃夾綜合征血流動力學的血管建模研究[J]. 中國全科醫學, 2022, 25(27): 3409-3414.

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!