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抽象的

背景和目标：在计算模型中尚未评估这些中每一个在LM分叉中的相互贡献。研究分叉角度和不同左主（LM）支架技术的影响和关系使用计算流体动力学（CFD）分析。

方法：在分析50名患者（平均年龄77.4±4.3,39名男性）后，我们重建了LM分叉，其具有LM远端/分叉疾病。因此，对测试的LM分叉角度设定为：45°，60°和85°。将90％的病变加入到每艘血管中，获得麦地那1.1.1升二氢脲​​疾病。LM分叉支架的技术包括纳米粉碎，DK粉碎和截匙。

结果：与其他两种技术相比，纳米粉碎在MB和Sb中获得的较高平均的WSS，与其他两种技术相比。在Cari​​na，WSS在45°处略低于45°，在60°和80°度下最高。DK粉碎导致在任何角度下呈现隆突的较高值，同时它在60°之间达到了Mb和Sb的最大下WSS。最后，截匙在60℃下，特别是在克隆和Sb处的较低平均的WSS，与45°和80°的其他两种技术相比，略差。

结论：该研究证实了角度在LM分叉流变学中的作用，并提高了分叉角度在WSS方面对双支架技术的影响。

关键词

冠状动脉疾病，经皮冠状动脉介入，数学计算

介绍

在人冠状动脉分叉中，已经提出了角度和支架技术在支架之前和之后影响冠状动脉生理学。具体地，在支架之前，已经提出广角诱导低壁剪切应力（WSS）梯度[1-2]，而最近已经据报道用于分叉支架的特异性支架技术对分叉流变学造成影响[3]和水平。特定于双支架技术后凸起的凸起应力（SB）。

目前，远端和分叉左主干(LM)经皮介入治疗正在获得强有力的科学证据[4,5]，交叉支架被认为是在简单的LM远端或分叉疾病[6]的情况下旁路移植术相对安全的替代方法。双支架技术，尽管备受争议，被认为是有用的复杂LM疾病与禁忌症搭桥。不幸的是，与交叉支架相比，双支架技术由于支架血栓形成和靶血管重建(TVR)的数量而受到一些不确定性的影响。这些差异的机制目前还不清楚。在LM分岔干预中，分岔角和具体技术的相互作用尚未得到评价。这些数据对于理解LM双支架置入术失败增加的机制和最终规划未来的治疗策略都是有价值的。

我们的研究目的是通过计算流体动力学分析（CFD）对左主冠状动脉流变学的分叉角度和特定分叉支架技术的影响进行调查。

方法

虚拟模拟包括三个分叉角度和三种不同的双支架技术，包括纳米粉碎，DK粉碎和截匙。

构建虚拟模型

对于计算结构域分析，我们在分析50名连续患者（平均年龄77.4±4.3,39名男性）后重建了LM分叉，其在2015年1月1日和2017年1月1日之间经过经皮冠状动脉介入（PCI）的直接冠状动脉介入（PCI）。用定量冠状动脉分析（QCA）评价的近端LM的平均直径，左侧下降（LCA）和左侧环形（LCX）分别为4.32±0.82mm，3.21±0.65 mm，分别为2.52±0.88 mm。在这些测量下，LCA和LCX的直径如下建模：LM 4.5 mm，LAD 3.5 mm，LCX 2.75 mm。使用电子测仪诊断血管纸张诊断血管纸张在截头血管造影（α°= 43.2±2.2，α°= 58.8±3.1，α°= 82.3±3.8）中进行测量的平均小LCX分叉角度测量。为此目的分析三种型号：1）α°45°，型号2）α°60°，型号3）α°85°。添加到远端LM和近端LAD和LCX中的90％狭窄病变以获得MEDIA 1.1.1 LM分叉疾病（图1）。假设模型中采用的血流动力学条件用于80mmHg的稳定舒张压（等于约10665帕斯卡）。该模型使用osix（Ver 6.5.1）进行分段，然后使用犀牛v构建。4.0评估（Mcneel＆Associates，Indianapolis，IN）。

图1。左冠状动脉杆模型：（a）左主（LM），左转夹（LCX）和左前期下降（LAD）冠状动脉被分段，重建和建模在我们的患者数据集分析上。添加了在远端LM和易壳体LAD和LCX处的90％狭窄诱导斑块，得到MEDINA 1,1,100分叉疾病（B）相对血管直径和LM茎组分的长度。

支架几何重建

为了进行支架模拟，我们采用第三代药物洗脱支架的支柱设计和连接模式重建了理想的支架，与Xience (Abbott Vascular, Santa Clara, CA, USA)的设计相同，支柱厚度设置为80 μm。使用计算机辅助设计(CAD)软件尽可能精确地再现支架的几何形状(SolidWorks 2009, SolidWorks Corp, Concord, MA)。在第一步中，我们创建了冠状动脉分叉的实体模型，然后是扩展支架的几何形状。为此目的，创建了一个外径与支架的标称扩展直径和厚度相等的空心管。然后，一个带有支架支柱的二维草图被传播并缠绕在管子周围。通过切割，获得的支架环轴向传播，建立全长扩展模型。

虚拟植入

将支架模型放置在正确的位置后，按照三种评估技术的实际程序步骤进行支架植入:Nano-crush、DK-crush和Culotte(图2)。通过布尔运算，将改进后的实体模型从分岔模型中减去，得到最终的几何形状，更清晰地显示血管壁上的WSS。我们假设支架置入和植入后没有残余狭窄。

图2。已经包括在计算流体动态分析中评估的虚拟植入过程中的三种双支架技术和相对步骤的示意图。

纳米粉碎步骤包括:1)两个分支布线;2)双枝预胀，半顺应球囊1:1比随树枝大小;3)SB支架在公称压力下展开，突出1环在LM内，4.0 mm非顺应气球停在LAD内;4)取出支架球囊，20atm将不符合的4.0球囊扩张，压碎SB支架突出环;5) 18 atm时直径等于近端LAD的LM支架植入;6)罐与4.5不符合要求的气球在20 atm;7)重新布线某人;8)在20 atm下，用4.0毫米和3.5毫米的气球拥抱亲吻气球;9)最终罐与4.5气球在20 atm。粉碎步骤包括:1)连接两个分支; 2)Predilation of both branches with semi-compliant balloon 1:1ratio with branches size; 3)SB stent deployment at nominal pressure with generous protrusion in the LM and 4)crushing with dilation of 4.0 mm non-compliant balloon; 5)First Kissing balloon with 4.0 mm and 3.5 mm balloon at 20 atm with ; 6)Implantation of the LM stent at nominal pressure,7) rewiring SB; 8) opening of the LM stent strut with a small 2.0 semi compliant balloon at nominal pressure; 9)Final Kissing balloon with 4.0 and 3.5 balloons.

Culotte技术步骤包括:1)两个分支布线;2)两枝预胀，半顺应球囊与枝干大小的比例为1:1;3)SB支架在公称压力下，直径等于近端LCx;4)用半顺应性小球囊扩张法重新布线并打开支架;5) 18 atm时直径等于近端LAD的LM支架植入;6)在20台atm机上装有4.5不符合要求的气球;7)某人重新布线;8)通过小的半顺应性球囊扩张开启SB支柱;9) 4.0毫米及3.5毫米的接吻气球。

计算流体动力学分析

血液被建模为非牛顿，粘性和不可压缩的液体。密度定义为1060kg / m^3.，根据文献中引用的标准值[7-10]。血液由Navier-Stokes方程代表

和连续性方程

其中v是三维速度矢量，P是压强，r是密度，τ是剪应力项。相反，卡罗模型被应用于血液粘度。考虑到冠状动脉灌注主要是舒张压，我们使用80 mmHg (10665 Pa)的基础舒张压进行了稳定血流模拟。在分析中，评估了病变部位和开口处的壁剪切应力(WSS) (Pa)。更准确地说，WSS被定义为由于摩擦而切向作用于表面的力。众所周知，低WSS段与更大的斑块、更高的新内皮化和坏死核心进展相关，伴有收缩性重塑，而高WSS段则与更大的坏死核心和钙化进展相关，伴有扩张性重塑[11]。数值网格由ANSYS Meshing 14.0 (ANSYS, Inc.， Canonsburg, PA)获得，仿真使用商业软件ANSYS FLUENT 14.0 (ANSYS, Inc.， Canonsburg, PA)进行。

统计分析

连续变量表示为平均值和标准偏差（SD），并使用ANOVA分析进行比较。差异被评估为两种模型中相同级别的平均值的平均值之间的δ。使用SPSS统计软件版本19.0（SPSS Inc，Chicago，IL，USA）进行所有统计分析。P值<0.05被认为是统计学上显着的。

结果

非支撑的分叉

在生理模型中的分析证实，随着角度变宽，Carina的平均WSS增加。类似地，随着角度的增加，下部WSS面积也显着增加（表1）。在主要和侧支分支中，WSS往往等于在Cari​​na获得的那些。当角度从45°到60°和85°的角度时，在主和侧部分支中，WSS值显着增加。

表格1。在考虑的三个角度中计算的参数的计算流体动力学测量。基线是指支架植入前的模型。

	型号1 α°= 43.2±2.2	模型2 α°= 58.8±3.1	型号3. α°= 82.3±3.8	P.
生理模型
在Cari​​na（PA）的平均WSS	0.25±0.4	0.46±0.3	0.66±0.8	0.02
在Cari​​na的下WSS面积（mm2）	2.1±0.4	3.8±0.4	4.5±0.5	0.01
平均WSS MB（PA）	0.25±0.3	0.45±0.2	0.65±0.6	0.03
平均WSS SB（PA）	0.25±0.4	0.45±0.4	0.66±0.3	0.01
病理模型麦地那1,1,1
在Cari​​na（PA）的平均WSS	2.78±0.5	3.22±0.5	3.89±0.6	0.001
在Cari​​na（PA）的下WSS的区域	0.15±0.2	0.22±0.5	0.42±0.3	0.01
平均WSS MB（PA）	1.52±0.4	1.92±0.6	2.54±0.5	0.01
平均WSS SB（PA）	2.66±0.4	3.04±0.4	3.22±0.3	0.03

支撑的分叉

与其他两种技术相比，纳米压碎在MB和Sb中获得的较高平均的WSS值，与其他两种技术相比。在Cari​​na，WSS分别比DK和截面技术的60°和85°度略低45°，更高。DK粉碎在MARINA以任何角度产生较高的WSS，而MB和SB的最大下WSS面积特别是在60°。最后，截至45°和80°（表2，图3和4）的其他两种技术相比，截至在克里娜和Sb中，特别是在60°之间的温度下获得高平均Wss。

表2。在评估三种双支架技术之后考虑的三个角度的考虑参数的计算流体动力学测量。

	型号1 α°= 43.2±2.2	模型2 α°= 58.8±3.1	型号3. α°= 82.3。±3.8	P.
平均WSS Carina（PA）
纳米粉碎	0.23±0.3	0.42±0.4	0.68±0.4	0.02
DK粉碎	0.27±0.3.0.3.	0.47±0.2	0.67±0.5	0.01
截匙	0.26±0.4	0.49±0.3	0.70±0.8.	0.01
在Cari​​na的下WSS面积（mm2）
纳米粉碎	2.3±0.4	3.9±0.6	4.9±0.2	0.02
DK粉碎	2.2±0.7	3.6±0.3	4.7±0.2	0.03
截匙	2.4±0.2	3.9±0.8	4.6±0.2	0.01
平均WSS MB（PA）
纳米粉碎	0.26±0.3	0.47±0.3	0.70±0.2	0.01
DK粉碎	0.28±0.0.4.	0.46±0.2	0.68±03.	0.02
截匙	0.29±0.4	0.49±0.6	0.66±0.5	0.02
平均WSS SB（PA）
纳米粉碎	0.24±0.3	0.43±0.4	0.69±0.2	0.01
DK粉碎	0.26±0.4	0.42±0.3	0.67±0.1	0.01
截匙	0.27±0.5	0.48±0.4	0.66±0.2	0.02

图3。面板A.支架左主分叉：使用第三代80微米药物洗脱支架（B）后叉后续手术（a）的模型。面板B.：在三个角度配置中对WSS进行三维评估：在生理（正常），病理（MEDINA 1,1,1）和模拟后，1（45°），模型2（60°），模型2（60°）和型号3（80°），以及模拟三种双支架技术，纳米粉碎，DK粉碎和截匙。在模型1中，纳米挤压技术导致LAD和LCX壁上的WSS大大改进。相反，使用DK和截面技术在同一动脉位点处获得较少的生理WSS减少。在模型2中，尽管使用纳米挤压方法良好地改善了WSS，但是在较低屋顶的LCX中支撑后仍然存在下部WSS的区域，这可能是由于该角度的非最佳支架置位。在DK支架之后也存在相同的较低WSS区域，但这在血管壁上更集中。相反，使用截止截止的截止了这一区域。在模型3中，在用纳米粉碎和截面技术支架之后，在LCX中仍然存在具有WSS的中间值的区域。然而，DK粉碎允许在LAD墙壁中获得更多生理值。类似地，截匙支架导致分叉模型中的accepatble生理WSS配置。

图4。直方图在三个角度配置中的三种技术中的平均WSS表示。WSS由地点显示：Carina，主分支（MB）和侧分支（SB）。

讨论

我们的计算研究证实，在LM疾病中，分叉的角度在基于名义值增加的WSS上产生广泛的影响，因为生理和病理模型的分叉角度增加。此外，角度似乎对两者的平均WSS和下WSS区域的不同技术的性能产生了影响，这再次不同，这取决于所考虑的分叉的段。

众所周知，在低壁剪切应力(WSS)和高振荡剪切指数(OSI)[12]相关的区域，分叉容易发生动脉粥样硬化。宽角度对WSS的生理效应是一种众所周知的现象，当扰动流型降低壁面压力时，流动从左主干转向分叉区域[1]。Doutel等[13]研究发现所谓的扩张比是导致冠状动脉分叉大面积低WSS的主要因素:该比值表示出了流出支横截面面积与主干横截面面积之间的关系。当发现高膨胀比时，会出现大面积的低WSS。发现相关研究霍,et al。[14]谁发现增加了分岔角(如减少女儿直径)导致低WSS和高OSI在船底座附近,同时增加了女儿直径(类似于减少分叉角)影响表面区域相反的船底座。

在我们的研究中确认角度的作用甚至增强，这是第一次文献中的涉及LM分叉（表3）。

表3。先前研究结果与研究新发现之间的比较。

众所周知	研究补充了什么
分叉在具有低壁剪切应力（WSS）和高振荡剪切指数（OSI）的区域中开发动脉粥样硬化病变	角度对LM分叉的WSS具有相互影响
低WSS的大区域对应于非LM分叉的宽角度	纳米粉碎，DK粉碎和截至不同冲击对WSS的应用，取决于分叉角度的影响
血管内支架产生流体扰动，改变壁剪切应力分布，这可能负责支架放置后的新内膜增生以及支架再狭窄和血栓形成	特定支架技术对较低的WSS面积增加的影响，可能会通过支柱的覆盖范围和支柱与墙上的覆盖层进行解释。

虽然角度在动脉粥样硬化发育和维持中发挥着焦点作用，但到目前为止，它们对支架血管的影响尚未澄清。

贝尔，等。建议其他形状特征和支架放置/策略可能比动脉粥样硬化疾病发育，进展和支架结果中的分叉角度更重要。相反，陈等人。发现，在具有较大Sb / Mb比率或更小的Sb角度（30°）的分叉处的主要分支（30°）导致较低的WSS，更高的WSSG和OSI。

随着所有过去的调查涉及非LM分叉，与我们的数据相比变得困难;然而，我们的研究表明，在LM中，至少与支架技术一样多的角度。

血管内支架产生流体扰动[17,18]，在冠状动脉分叉中在改变壁剪切应力的分布方面是重要的。WSS改变预测支架放置后新内膜增生的部位[19]，并对支架再狭窄和血栓形成的影响[20,21]。

在过去十年中，通过计算流体动态研究已经在分叉中进行了不同的支架策略，以便理解他们的流变陷阱并解释冠状动脉冠状动脉的临床差，尽管技术进步。

使用不同长度的侧支分支Sb的双支架已经通过Chen，等人进行了测试。[22]据发现，备于使用较长的SB支架的双支架对SB内皮WSS，WSSG和OSI的影响最不利影响，其低WSS区域比具有较短SB支架的情况高达50％。它们还展示了由Sb支架支柱突出到Carina附近的主流场中产生的流动干扰，这可能对支架血栓形成有影响。

最近brindise等。[23]在非LM分岔计算模型中调查临时侧支，截面和挤压技术。他们证明粉碎提供了良好的流变学，但证明了不利的支架相互作用，而临时侧分支和截匙保持正常的流动条件。然而，临时SB在OSI和相对停留时间（RRT）增加约300％，而奇皮罗特分别产生10％和85％的OSI和RRT。我们的集团最近[1]测试了四种双重支架技术，包括左前期下降的左前期下降的纳米毛，截匙，临时T和DK粉碎，确认并暗示了暗示更多金属层进入Carina的技术更具损害对分叉流变学的影响以及重新狭窄和血栓形成的理论增加。类似地，涉及LM的模拟并将截匙与交叉支架进行了比较，确认和间接地表明，与双支架技术相比，交叉支架提供了更加“生理学 - 粘附剂”处理[24]。

目前的研究代表了第一种涉及LM的模拟，并比较LM分叉角度对三种不同双支架技术的影响，这是纳米粉碎，这是在我们机构最近开发的技术[25]，DK粉碎，一种表明的技术在LM [26]中临时支架的某种优越性，以及标准的彩虹色剂[27]，是LM疾病的良好技术。

Our data showed that angles have a mutual impact on specific technique performance in terms of WSS, as the different impact of each technique on increasing the lower WSS area should probably be explained by not only the grade of struts coverage but also by the strut’s apposition to the wall.

已经开发了纳米压碎技术，目的是在任何分叉角度适用，并且通过我们的数据确认：与其他两种技术相比，任何角度的平均WSS的结果较高，间接确认完全覆盖在板凳和临床研究中观察到的良好支架链接[28]。在Cari​​na，WSS在45°略低于45°，并且在60°和85°程度下最高，可能反映了由急性角度的压碎的SB支架的短段引起的较大流动扰动。DK粉碎在我们的模拟较高的WSS在Cari​​na的较高值，任何角度可能反映了支架支柱的非常好的位于支架支柱，因为碎的SB支架的较长段和双接吻步骤。相反，它在MB和Sb的下WSS方面具有最差的结果，特别是在60°，应该考虑的东西，因为通常在SB的再狭窄[29]。最后，截匙在60°程度的克隆和侧分支的WSS方面具有更好的性能，并且与其他两个在45°和80°之间相比，稍微差的流溶性曲线略差，可能反映了次优势支柱所在地角度过于尖锐或宽。

全球三种评估的技术在WSS和较低的WSS区域方面具有很小但显着差异;纳米粉碎似乎在45°的角度下工作更加生理，而DK压碎在45°和60°之间的角度下具有良好的性能。最后，截面似乎是理想的，在接近60°但小于85°的角度。

由于支架部署后较低的WSS涉及再狭窄和血栓形成[19-21]，因此这些结果在理解这些技术的弱点时似乎具有重要意义。

限制

我们的研究受到许多限制的限制。首先，它考虑了虚拟左主模型。在虚拟血流动力学稳定的患者中被认为是不符合标准的，直的，直接的，并且具有稳定的舒张血流。然而，冠状动脉灌注主要是舒张性，并且之前的研究已经证明心肌运动对冠状动脉树上的血流分布具有可忽略的影响。其次，应考虑到重建3D模型的相对有限数量的患者作为可能的偏见原因。第三，我们的虚拟植入在日常临床实践中，仍然存在日常临床实践，钙的不同角度，相应病变的长度，以及许多其他参数对植入产生明显影响的不同角度技术和结果。最后，我们没有评估时间平均的WSS，振荡指数和相对停留时间，在动脉动脉粥样硬化的发展中具有公认的作用。

结论

我们的计算流体动态模拟证实了角度在LM分叉生理学中的作用，并增强了分叉角度对较低WSS区域和平均WSS的主要双支架技术的性能的影响。应考虑到这些结果，以解释复杂LM干预中这些技术的次优临床结果的一部分。

利益冲突

没有宣布

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29. 陈SL，徐B，汉友，谢班班，张俊，等。（2013）对未受保护的远端左主分岔病变的双接吻抑郁与尖塔支架的比较：多中心，随机，前瞻性DKCRUSH-III研究的结果。J am Coll Cardiol61：1482-1488。[十字架]