Patientenspezifische biomechanische Modellierung des abdominalen Aortenaneurysmas zur Verbesserung der endovaskulären Reparatur der Aorta (AAA2D3DIII)

Die endovaskuläre Chirurgie erfordert spezielle chirurgische Instrumente, die in das Gefäßsystem eingeführt und durch dieses navigiert werden, um den Ort einer Erkrankung aus der Ferne zu erreichen. Diese Navigation und Behandlung werden unter einem Video-Röntgenbildgerät, das Fluoroskopie genannt wird, durchgeführt. Diese Röntgenaufnahme mit geringer Leistung zeigt nur die Knochen, obwohl die Operation an den Gefäßen durchgeführt wird. Chemische Färbemittel können das Gefäß kurzzeitig anfärben, aber dieses Mittel ist giftig, wenn es in hoher Dosierung verwendet wird.

Um dem Chirurgen die Orientierung zu erleichtern, entwickeln die Forscher mit Siemens Healthineers eine verbesserte Visualisierungssoftware, die auf dem Fluoroskopiebild die Gefäßstrukturen des Patienten darstellt und ihre Form durch die Verformungskraft der endovaskulären Werkzeuge anpasst. Dies kann den Einsatz von Kontrastmitteln reduzieren, die Eingriffszeit verkürzen (und damit die Strahlenbelastung verringern) und die Operationsergebnisse allgemein verbessern.

Um die Gefäßstruktur ohne ihre Visualisierung zu verformen, werden die Forscher eine mathematische Funktion verwenden, um die Gefäßform zu berechnen, wenn sie dem Einfluss endovaskulärer Werkzeuge ausgesetzt wird. Diese Funktion basiert auf biomechanischen Computersimulationen, die auf einer großen Datenbank von Interventionsbildern durchgeführt werden. Gewebe der gesamten Bauchregion werden vereinfacht und modelliert, um ein möglichst realistisches Verhalten zu erzielen. Biomechanische Simulationen wurden in zahlreichen medizinischen Anwendungen als Validierungswerkzeug verwendet. Die Forscher wollen innovativ sein und dieses komplexe Simulationsergebnis in eine Live- und reaktive Anwendung bringen. Diese technologische Innovation wird die Leistung und Zuverlässigkeit von Software zur Unterstützung der Bildfusion erheblich verbessern und einen neuen Standard in der medizinischen Versorgung setzen. Die Hauptziele dieses Verbundforschungsprojekts sind:

1. Erstellen Sie einen Simulationsmodell-Datensatz basierend auf vorhandenen Patientendaten.
2. Vergleichen Sie die Simulation mit Daten während der Operation und verbessern Sie die Genauigkeit der Ergebnisse über den großen Datensatz hinweg, indem Sie die erforderlichen biomechanischen Eigenschaften und konstitutiven Modelle integrieren.
3. Schlagen Sie einen mit der Siemens-Architektur kompatiblen Workflow vor, der das Simulationsausgabe-Overlay implementiert
4. Identifizieren Sie basierend auf dem bestehenden biomechanischen Modell des Ermittlers geometrische, biomechanische und patientenspezifische Parameter wie Tortuosität, Verkalkungsgrad und -verteilung, Vorhandensein und Morphologie von Thromben, materialelastische Eigenschaften der eingearbeiteten Strukturen und Kontaktmechanik mit umgebenden Strukturen.
5. Entwicklung eines mathematischen Werkzeugs zur Verformung eines Gefäßmodells zur Nachbildung des numerischen mechanischen Verhaltens.
6. Erweiterung der Simulationsübertragungsmethode auf eine generische Lösung, die für Interventionen in anderen anatomischen Gebieten angepasst werden kann (z. B. neurovaskuläre Intervention: Gefäßverformung durch Spiralen und Strömungsumlenker)