Pacientově specifické plánování minimálně invazivních mozkových intervencí na základě vaskulárně-hemodynamického mapování

Počet ošetření krevních cév pomocí katétru zavedeného do cévy, známého také jako endovaskulární léčba, se v posledních desetiletích zvyšuje. S touto technikou je spojeno několik výhod, například, že je méně invazivní a nese nižší riziko komplikací. Očekává se, že se tato technika stane preferovanou léčbou intrakraniálních aneuryzmat a arteriovenózních malformací (AVM).

Navzdory výhodám endovaskulárních postupů stále existují technické problémy, které mohou ovlivnit jejich účinnost a bezpečnost. V klinické praxi je vodicí drát (přibližně 1,5 až 2,0 m) nasměrován pod skiaskopickým zobrazením do specifické oblasti mozku. Přesná navigace špičkou pasivního vodícího drátu manipulací s proximálním koncem vyžaduje mnohaleté zkušenosti a může být těžkopádným úkolem i pro zkušené intervenční radiology. Navíc navigace katetru do cílové oblasti mozku již může zabrat velkou část doby procedury. Druhým problémem je riziko neúplné embolizace nebo rekanalizace. Riziko neúplné embolizace je zvláště přítomné u AVM, protože mají složitou strukturu. Provedení embolizace může způsobit změnu hemodynamiky v této konkrétní oblasti mozku, což má za následek jiné preferenční průtokové cesty, které mohou později vést k dalšímu embolizačnímu postupu. To vytváří potřebu opakovaného angiografického hodnocení, což také vede k delším a nákladnějším výkonům a vyšší radiační zátěži pacienta. Výše uvedené výzvy ukazují, že existuje potřeba metody, která umožňuje rychlejší a účinnější neurologické intervence, kdy pacient dostane nižší dávku záření a vyšší pravděpodobnost úplné a trvalé embolizace.

Cílem studie je vyvinout novou metodiku předoperačního plánování katetrizační navigace a embolizace, založenou na mapování mozkové vaskulatury a modelování průtoku krve přidruženou arteriální vaskulaturou. V kardiologii již existují techniky pro navigaci vodícího drátu nebo jiného nástroje bez nutnosti skiaskopického navádění. V těchto technikách je mapována vaskulatura specifická pro pacienta s podrobným 3D znázorněním vaskulární sítě zobrazeným spolu se sledováním polohy katétru vzhledem k této mapě ve správném 3D referenčním rámci. Tyto techniky však dosud nebyly rozšířeny na neurovaskulární intervence, protože mozková vaskulatura je ze své podstaty komplexní arteriální vaskulatura.

Současná studie má dva hlavní cíle. Prvním primárním cílem tohoto výzkumu je zmapování mozkové vaskulatury kvantifikací a analýzou 3D angiografických dat s cílem posoudit dostupnost vaskulatury pro katetrizační navigaci a podporu sledování katétru.

Druhým hlavním cílem je vyvinout a ověřit výpočetní dynamiku tekutin (CFD) a modely umělé inteligence (AI) průtoku krve mozkem s cílem podpořit předoperační plánování. Tyto modely AI slouží k urychlení modelů CFD. Klinický aspekt této studie zahrnuje pouze sběr retrospektivních a prospektivních údajů o pacientech, takže pro pacienta neexistuje žádné další klinické riziko. Přednostně lékařské snímky (mozkové MRI snímky (rozlišení: 0,3 - 0,5 mm), 3D rotační angiografie (3DRA, rozlišení: 0,05 - 0,28 mm), biplanární digitální subtrakční angiografie (DSA, rozlišení: 0,15 - 0,62 mm) spolu s formulář kazuistiky (CRF, včetně parametrů terapie a odpovědi). Po sběru dat budou na straně UGent vyvinuty pro pacienty specifické modely (dostupnosti) vaskulatury a distribuce tekutin v mozkových cévách (výzkumné skupiny IbiTech BioMMedA; MEDISIP, Ústav elektroniky a informačních systémů a výzkumná skupina IPI , Ústav telekomunikací a zpracování informací, oba patřící Fakultě inženýrství a architektury UGent). Lékařské snímky hrají zásadní roli ve vývoji a ověřování těchto modelů. Jakmile budou tyto modely ověřeny (včetně použití modelů in vitro s fantomy vytištěnými na 3D), mohou být v dlouhodobém horizontu také použity v klinických aplikacích. Validace těchto modelů v klinickém intervenčním prostředí není pro tuto studii zatím použitelná.