[Personalized brain revascularization: computer modeling of the reconstruction zone for carotid endarterectomy]
| Autor: | R.Yu. Lider, N. N. Burkov, M. S. Bayandin, A I Anufriev, Anton N. Kazantsev, Yu. N. Zakharov, V. G. Borisov |
|---|---|
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
Patient-Specific Modeling
medicine.medical_treatment Hemodynamics Geometric shape Carotid endarterectomy 030204 cardiovascular system & hematology 03 medical and health sciences 0302 clinical medicine Restenosis Secondary Prevention Medicine Humans Carotid Stenosis 030212 general & internal medicine Endarterectomy Carotid Ultrasonography Doppler Duplex medicine.diagnostic_test Cerebral Revascularization business.industry General Medicine Blood flow medicine.disease Thrombosis Stenosis Carotid Arteries Cerebrovascular Circulation Angiography Hydrodynamics business Blood Flow Velocity Biomedical engineering |
| Zdroj: | Khirurgiia. (6) |
| ISSN: | 0023-1207 |
| Popis: | To develop a technique of computer modeling of hemodynamics before conventional CEE.Classical CEE is performed according to conventional patch technique. Duplex parameters of stenosis and blood flow velocity in the carotid arteries were analyzed by using of a linear transducer 7-7.5 MG (Acuson 128XP scanner, Acuson, USA). Multispiral computed tomography with angiography and subsequent processing of data using the Clear canvas software were performed to visualize the main geometric characteristics of the carotid arteries and features of atherosclerotic plaque.Blood flow hemodynamics is essential in the occurrence of postoperative restenosis. Therefore, computer simulation of blood flow using CFD (Computational Fluid Dynamics) methods based on particular patient's data makes it possible to assess localization of zones with high risk of restenosis. CFD approach implies construction of blood flow parameters at absolutely every point of the vessel considering geometric shape of the vessel and flow characteristics at the entrance and exit from the vessel. Pressure curves at the inlet and outlet are constructed using blood flow velocity curves. Pressure curves are subsequently used in the CFD model. The result of blood flow CFD modeling is non-stationary three-dimensional fields of pressure and velocity in the investigated area. Visual analysis of blood flow dynamics in these fields makes it possible to judge possible problem areas along the blood flow and on the inner wall of the vessel.Patch technique of classical CEE is characterized by great risk of parietal thrombosis and hyperproliferation of neointima that explains more frequent development of restenosis. Computer modeling is valuable to consider some important technical aspects in implementation of various surgical techniques for carotid artery reconstruction.This result demonstrates an importance of achieving the optimal ratio of the diameter of common, internal and external carotid arteries. Modification of patch based on computer simulation is required for these purposes.Рестеноз — одна из причин поздней потери диаметра внутренней сонной артерии после ее хирургической реконструкции. Однако важным признаком успеха каротидной эндартерэктомии (КЭЭ) по-прежнему является долгосрочный прогноз проходимости зоны реконструкции сонных артерий.Продемонстрировать методику компьютерного моделирования гемодинамики у пациентов перед классической КЭЭ.Классическую КЭЭ выполняли по общепринятой методике с моделированием с пластикой артерии заплатой из ксеноперикарда. Для определения дуплексных параметров стеноза и скоростных показателей движения крови в сонных артериях использовали линейный датчик с частотой 7—7,5 МГц при помощи аппаратов Acuson 128XP (Acuson, США). Для визуализации основных геометрических характеристик сонных артерий и характера атеросклеротической бляшки выполняли МСКТ с ангиографией и последующей обработкой данных при помощи программы Сlear canvas.Решающую роль в возникновении постоперационного рестеноза играет гемодинамика, поэтому компьютерное моделирование кровотока с использованием методов вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics — CFD), основанное на данных конкретного пациента, позволяет оценить расположение рисковых зон возникновения рестеноза. Согласно CFD, по модели геометрической формы сосуда и характеристикам течения на входах и выходах из него строят параметры кровотока в каждой точке сосуда. По кривым скорости строят кривые давления на входе и выходе, которые и используются в CFD-модели. Результатом CFD-моделирования течения крови являются нестационарные трехмерные поля давления и скорости в исследуемой области. Визуальное изучение динамики этих полей в разное время и в различных проекциях позволяет судить о возможных проблемных зонах на внутренней стенке сосуда.Техника классической КЭЭ с имплантацией заплаты имеет большие риски пристеночного тромбоза и гиперпролиферации неоинтимы, что и объясняет более частое развитие рестеноза при ее использовании. Представленный метод компьютерного моделирования позволяет рассмотреть ряд важных технических аспектов в реализации различных хирургических техник реконструкции сонной артерии при КЭЭ.Полученный результат свидетельствует о важности достижения оптимального соотношения диаметра общей, внутренней и наружной сонной артерии посредством модификации заплаты при КЭЭ на основе компьютерного моделирования. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|