不同中脑导水管狭窄度引起脑室压力增加的计算流体动力学分析

目的本作为脑脊液循环路径中最狭窄通道,中脑导水管狭窄是导致梗阻性脑积水的主要诱因之一,结果是引起中脑导水管上游压力增加,使患者产生头痛、视力下降等症状。因此,探究不同中脑导水管狭窄度对厘清梗阻性脑积水循环障碍、了解颅内高压的形成具有重要科学意义。方法基于1名志愿者的临床MRI影像序列,结合图像自动分割和手动调整的方法,重建了完整脑脊液循环通路的几何模型。在此基础上,构建了8种不同中脑导水管狭窄度的几何模型。通过设置心动周期依赖函数,描述脉络丛脑脊液的产生。使用计算流体动力学方法,模拟不同中脑导水管狭窄度情况下脑脊液的流场。结果无狭窄模型中,中脑导水管上游最大压力差为0.84 Pa,最大流速为11.4 mm/s;而最大狭窄度模型中,压力差为21.36 Pa,最大流速为60.3 mm/s。即:相对于无狭窄模型,最大压力差提高了约25倍,而最大流速提高了约5倍。并且,最大压力差与中脑导水管狭窄度近似呈指数形式的正相关关系,且与狭窄处的脑脊液流速的二次方呈线性关系。结论随着中脑导水管狭窄程度增加,中脑导水管上游(侧脑室到导水管狭窄处)最大压力差也相应增加,且狭窄中脑导水管内脑脊液的流速加快。该发现为深入理解梗阻性脑积水及颅内高压的形成奠定了理论基础。