血流动力学因素在颅内动脉瘤的发生、生长以及破裂过程中起重要作用^{[1, 2, 3, 4, 5, 6]}。近年来，基于影像基础的计算机流体力学(computational fluid dynamics CFD)的研究，使直观分析血液动力学成为可能，并已经提示了血液动力学与动脉瘤生长和破裂之间的关系^{[2, 6]}。WSS是血液在血管内流动时作用于血管表面的摩擦力，是血管对血液动力学因素反应的起动点。高WSS导致颅内动脉瘤的产生。高或者低WSS都能导致动脉瘤的生长和破裂。本综述旨在阐述动脉瘤的发生、生长、破裂和WSS之间的相互联系。

颅内动脉瘤是内弹力层的缺失，中层的变薄和细胞外基质降解导致局部血管的突出^[7]。在形态上，既可表现为梭形也可表现为囊性。在实际临床工作中，超过80%的动脉瘤都是囊性的，本文只讨论此种类型^{[8, 9]}。

囊性动脉瘤的自然过程包括三个阶段：产生、生长、稳定或者破裂。颅内动脉瘤产生是血管壁和血液流动的相互作用的结果^[10]。无论是颅内血管仅仅由外膜和血管周围组织支持，缺乏外弹性层、中膜弹力蛋白，还是颅内血管在分叉部顶点呈现出结构上的不规则，都会导致上述位置容易受血液流动的影响，产生内弹力层的损伤和动脉瘤的形成^[11]。血液动力学的参数有很多，其中被认为与动脉瘤发生、生长和破裂关系最密切的是WSS。

最近，动物模型的研究证明了血液动力学在动脉瘤发生阶段中的重要性^{[12, 13, 14, 15, 16, 17]}。在颅内动脉分岔处冲击点附近，加速的血液流动产生高WSS和正WSS梯度的微环境^{[1, 16]}。当高WSS和正WSS梯度超过一定的阈值时，异常高的WSS经过内皮细胞的动力传导，触动生物化学的级联反应，导致壁细胞局部启动和金属基质蛋白酶2和9的产生(MMP-2和MMP-9)以及内弹力层的损伤和凋亡，这些都有助于中层的变薄和凸起的产生^{[1, 12]}。在一个仅由血液动力学影响动脉瘤发生的模型中，Metaxal等^[1]研究提示高WSS和正WSS梯度超过一定的阈值时能导致内弹力层缺失，中层变薄和凸起形成，而这些都是动脉瘤的发生的先兆^{[1, 12, 15]}。在血液动力学触发的动脉损伤之前，各种后天(吸烟或者高血压)和遗传(多囊肾病)危险因素让脑血管变脆弱，降低了脑血管对血液流动的耐受能力以及适应能力，使动脉瘤更容易形成。

尽管WSS与动脉瘤的形成关系相对统一，但WSS与动脉瘤生长甚至最后破裂的关系仍然存在较大的分歧。主要有两种观点：高WSS能导致动脉瘤生长和破裂；低WSS能导致动脉瘤生长和破裂。

Cebral等学者认为高WSS与动脉瘤生长、破裂相关^{[5, 16, 18, 19, 20, 21]}；因为持续高的WSS可导致内皮损伤、内弹力层断裂，并促发血管重塑和退行性变。高WSS通过内皮细胞的传导，引起壁细胞产生过多的一氧化氮(NO)和基质金属蛋白酶(MMP-2,MMP-9)，并进一步导致管壁内弹力层的损伤和平滑肌细胞的凋亡，引起局部血管张力病理性降低。这一结果使血压和WSS的平衡打破，诱使血管发生扩张以恢复原有的平衡，并最终形成病理性扩张。作为一种适应性变化，内弹力层的降解产生对血管扩张的允许作用使得局部的切应力下降。内皮细胞对切应力发生生物应答的基线区间为1.5-2Pa。数值模拟研究发现，在动脉瘤壁WSS的数值往往超过2Pa。Feng等^[22]的数值研究模拟了动脉瘤发生、发展过程中病变区域的WSS变化，发现新出现的高WSS区与动脉壁结构的变形相关，二者构成恶性循环导致动脉瘤生长。这种恶性循环的最终结果就是动脉瘤破裂。

但目前更多学者支持低WSS与动脉瘤的生长和破裂有关。低WSS(＜0.4 Pa)可导致动脉粥样硬化性炎症浸润^{[23, 24, 25]}和瘤壁的破坏并最终导致动脉瘤破裂。Shojima等^[5]研究了20例大脑中动脉瘤病例，发现最大WSS的部位是在接近瘤颈处，而不是在瘤顶或者小泡处，最大WSS的值为血管部位平均WSS值的4倍。动脉瘤处平均WSS值明显低于血管区，而破裂动脉瘤瘤顶的WSS更是显著降低，因此认为低WSS可能会导致瘤壁退行性变而促进动脉瘤生长和破裂。Miura等通过106例特异性MCA动脉瘤模型的研究，发现低WSS是大脑中动脉动脉瘤破裂的独立危险因素^[26]。低WSS导致动脉瘤生长和破裂的主要原因是低WSS易导致内皮细胞的炎症反应。血液流动在瘤囊内形成一个回流后，血液流动将转化为低和振动的WSS。如果有两个或多个涡流时，这种情况会加剧。低的振荡的WSS会触发内皮细胞的炎症反应，产生活性氧和上调表面粘附分子和细胞因子的表达。这样“粘性”和“渗漏”的内皮细胞，加上延长的血液滞留时间，能促进白细胞迁移到血管壁。炎症细胞的浸润使内皮细胞产生大量的基质金属蛋白酶导致细胞外基质的降解，导致血管壁的重建，促进动脉瘤的生长和破裂^[7]。更进一步说，这种“不稳定的流动”的环境同样会促进动脉粥样硬化斑块的形成，加剧炎症细胞的效应。当动脉瘤内有血栓形成时，炎症细胞介导细胞外基质降解变得更加明显。血栓将进一步被巨噬细胞和嗜中性粒细胞包围,促进蛋白酶，活性氧和氧化低密度脂蛋白产生，这些都能促进动脉瘤的生长或者破裂。

Meng等^[28]的观点认为无论高WSS还是低WSS都可能和动脉瘤的生长和破裂有关，但其作用机制、中介细胞、以及在不同类型动脉瘤的意义各不相同。他们提出高WSS通过壁细胞通路(mural-cell-mediated pathway)与小型的、薄壁动脉瘤的生长和破裂相关，比如在囊性动脉瘤中，动脉瘤的远侧壁长期处于高壁面切应力的状态，可能通过血管壁的破坏性重建导致动脉瘤生长^{[5, 27]}；而低WSS通过炎性细胞通路(inflammatory-cell-mediated pathway)与大型的、厚壁粥样硬化型动脉瘤的生长和破裂相关，比如在动脉硬化性动脉瘤或部分梭形动脉瘤中可能通过诱发瘤壁的炎症反应导致动脉瘤壁的薄弱甚至破裂。当动脉瘤的几何形态发生改变时也会从一个路径转化为另一个路径。其它一些动脉瘤，两种通路可能同时主导着瘤囊的不同部分。上述两种路径都能体现不同空间或不同时间动脉瘤和WSS相互关系的复杂性。

为了获得对颅内动脉瘤和WSS更全面的理解并制定更可靠的风险预测模型，我们希望进行大型、多中心、全球性的研究。未来，我们可能需要更好的分类动脉瘤的标准(例如根据动脉瘤的大小、位置、亚型、患者人群分类)，而不是把他们杂糅成一团。小动脉瘤的数据分析将会产生一组和大动脉瘤不同的预测参数。所以，先将颅内动脉瘤进行分类，能帮助我们更好地管理和治疗颅内动脉瘤。目前动脉瘤动物模型获得了动脉瘤形成早期阶段一些血流动力学的生物效应，但缺乏动脉瘤生长和破裂的相关资料^{[13, 16]}。因此，改进动物模型来阐明WSS驱使动脉瘤的生长和破裂是必要的。

基于特异性病例的CFD研究必须辅之以血流动力学的生物机理的研究。这两种方法是相辅相成的。同时，基于动物模型的机理研究有助于分析和解释特定病人的CFD研究结果。我们期待医师、工程师和科学家们共同努力来更好地了解WSS和动脉瘤的发生、生长和破裂关系，这将更好地指导我们对颅内动脉瘤风险预测和管理。