Joseph Brunet, et al. Review of current advances in the mechanical description and quantification of aortic dissection mechanisms. RBME 2019
本文讨论了几种研究主动脉夹层的实验方法及其结果。这些实验方法为解释主动脉夹层如何发生提供了诸多定性和定量信息。关于该病的发病机制和发病后如何进一步进展迄今仍未得到解答。关于主动脉夹层的触发过程，目前有两种主流的主动脉夹层形成机制学说，一种认为夹层起源于内膜撕裂，一种认为夹层来自于中膜内部撕裂。第一种机制被认为与大多数病例有关:当主动脉壁出现内膜撕裂时，其将进一步累及中膜的外三分之一，从而形成主动脉夹层，此时往往近一半周长的主动脉壁会受累。在85% ~ 95%的病例中，内膜缺损往往是横向的，也有少数发生在纵向。最常见的内膜撕裂部位是主动脉瓣上方几厘米处，沿血流剪切力最强的右侧壁发生。内膜撕裂的第二个部位是在动脉韧带下方的胸降主动脉处，这是因为该处的主动脉被胸廓固定悬吊，从而导致其主动脉壁变得十分僵硬。由于产生的压力或应变状态，这些区域可能更容易发生主动脉夹层。除了血管内介入造成的损伤外，我们还不清楚其他可能导致内膜撕裂或夹层形成的始发因素。 这一点值得进行具体而专门的研究。无论如何，人们依然普遍认为，由于遗传结缔组织疾病或后天条件对主动脉完整性的影响，主动脉中膜退化是主动脉夹层形成的基础。这种退化表现为炎症反应和细胞外基质降解。因此，引起内膜撕裂的力学现象应与可能促进这些内膜损伤发生的生物学事件结合起来研究。例如，有人认为平滑肌细胞收缩功能受损可能是主动脉夹层形成的主要驱动因素。 另一个重要的问题是主动脉夹层在扩张早期的夹层破裂模式。一些学者提出，内膜撕裂的进展是血液流入缺损处，将中间层推开，导致剥离形成的结果。这一点与I型破口类似。另一种假设是内膜撕裂是由周向剪切应力传播导致的，这与II型破口相符。Haslach等假设动脉壁在收缩期可能存在剪切力，这表明在早期破口扩展是由内膜机械应力驱动的。支持这一假设的是，Khanafer等通过流固耦合模型证明了峰值壁面应力和最大剪应力在中膜层最高。此外，Witzenburg等在单向应力实验中，证明了主动脉中膜对剪应力缺乏耐受。因此他认为，I型和II型破口可能是在血流过程中的的主动脉壁内机械应力产生的。当然，我们仍需要更加细化的研究与更多的证据来证明这一点。 第二种引起主动脉夹层形成的机制是壁内撕裂，临床上以血管破裂导致血肿的形式观察到。4% ~ 12%的主动脉夹层中未发现内膜撕裂，这一事实支持了这一假设。这些非连通夹层表明内膜撕裂对开始主动脉夹层并不是至关重要的。相反，中间层的弱内聚力将是关键。Khanafer等人证明主动脉壁壁内血肿的存在对作用于内层的壁应力峰值有显著影响，支持这种缺陷可能导致的结果主动脉夹层。此外，有人认为壁内血肿最终可能到达腔内并形成内膜进入。在这种情况下，内膜撕裂是继发于壁内出血，如几个临床病例报道的那样。因此，壁内血肿可能是以前研究中观察到的一些内膜瓣主动脉夹层的原因。几项研究也指出，血管血管管在主动脉完整性中起关键作用，其损伤后会发生机械性改变，导致中间层减弱。 近年来影像技术的发展进一步加深了对心血管病理结构特别是主动脉夹层结构的理解。这些微观结构无疑是全面理解夹层形成和进展的关键。因此，能够在不破坏样品的情况下观察微观结构的主动脉夹层形成模式是至关重要的。有几种技术看起来很有前景，例如基于同步加速器的x射线相衬成像，它可以在大视野下以高分辨率研究样品的微观结构，同时保持组织的完整性。然而，要解决的主要挑战是观察一个在一秒或几秒内传播的突然微观现象。 随着建模方法的发展，也出现了类似的趋势，即越来越多地考虑微结构。将实验和数值模拟相结合的研究将极大地提高现有的知识。在这种情况下，难免会用多层结构材料来模拟主动脉壁的内部结构以确定和量化主动脉夹层的破裂过程。然而，缺乏主动脉夹层形成起始阶段的实验数据阻碍了进一步的进展。这些数据对于主动脉夹层模型建立是必要的，更重要的是对它们进行验证。在这方面，有望用于研究解剖的技术正在出现。Zitnay等人提出了一种新的方法，使用胶原杂交肽，利用肽的荧光特性，在分子水平上检测胶原纤维的断裂。通过这项技术，他们能够在拉伸试验中追踪大鼠尾肌束中的胶原纤维断裂。在一项实验+建模共同进行的研究中，同样的方法被用于对绵羊大脑中动脉进行张力-充气试验，以研究胶原纤维损伤及其对组织力学性能的影响之间的关系。结果表明:沿充气加压方向排列的胶原纤维首先受损断裂;更重要的是，作者观察到组织水平的改变可能与胶原纤维的损伤发生有关。这一技术有望用于检测和监测主动脉夹层的发生初始过程，也可用于量化不同类型的主动脉破口形成中胶原纤维所起到的作用。由于成像技术和计算机模型的进步，对主动脉夹层的理解在过去的十年中得到了极大地拓展。然而，在研究主动脉夹层破口如何形成这一方面，我们还知之甚少。短期而言，我们应该重点研究主动脉夹层如何形成的机制，以及每一种类型的破口在主动脉夹层中所占的比例。接下来是对生物力学进行计算机模拟建模，旨在日后能解决相关的临床问题，譬如识别高危患者，开发临床决策工具，方便临床随访与治疗等。
