4D-Bewegung der Aorta in der Brust und simulierte Wandspannungsverteilung in Bezug auf Aortenereignisse (4D MOTION-2)

Gesamtdesign Die Studienpopulation besteht aus Patienten, die auf Erkrankungen der proximalen Aorta (Dissektion oder Aneurysma) untersucht werden sollen, die einen chirurgischen oder endovaskulären Eingriff erfordern. Eine Patientenkohorte wird rekrutiert, um die Auswirkungen einer chirurgischen oder endovaskulären Prothese auf die angrenzende Aorta und ihre Auswirkungen auf die späten klinischen Ergebnisse zu untersuchen.

Patientenrekrutierung Patienten mit Erkrankungen der proximalen Aorta, die an das Aortenteam der Krankenhäuser Royal Brompton und Harefield überwiesen werden, werden auf ihre Eignung hin untersucht. Für diese Pilotstudie und angesichts des Umfangs der Aortenchirurgie im Trust (ca. 100 Fälle pro Jahr) werden im ersten Jahr dieses Projekts 30 Patienten rekrutiert, die mindestens ein Jahr lang auf klinische Ergebnisse beobachtet werden.

Bildgebungsprotokoll Nach Einholung der schriftlichen Einverständniserklärung wird ein neues dynamisches (mehrphasiges, EKG-gesteuertes, kontrastverstärktes) CT-Bildgebungsprotokoll für die Teilnehmer verwendet, um das Standard- (EKG-gesteuerte, kontrastverstärkte) CT-Protokoll sowohl vor als auch nach der Operation oder endovaskulär zu ersetzen Intervention. Der therapeutische Weg und die klinische Entscheidungsfindung werden durch das neue Bildgebungsprotokoll nicht beeinflusst. Die Studienteilnehmer erhalten den gleichen Behandlungs- und Betreuungsstandard sowie Nachsorgeuntersuchungen wie alle anderen Patienten, die nicht an dieser Studie teilnehmen. Das gleiche dynamische CT-Bildprotokoll wird vor der Entlassung aus dem Krankenhaus angeboten.

Bildverarbeitung und Bewegungsanalyse Bildverarbeitung und -analyse werden offline durchgeführt und beeinträchtigen daher nicht den klinischen Weg oder verzögern die Standardbehandlung. Dynamische Bilder werden aus dem Trust PACS extrahiert. Geeignete Bildsätze werden anonymisiert, mit einer von Trust genehmigten Software rekonstruiert und zur Offline-Analyse in einen geschützten Bereich auf einem Trust-Server heruntergeladen. Die Analyse der 4D-Bewegung der Aortenwurzel wird mit einer vom Trust autorisierten Bildverarbeitungssoftware (3D Slicer) durchgeführt. Eine detaillierte Analyse erfordert die Identifizierung von endsystolischen und enddiastolischen Frames, gefolgt von Messungen in 6 Freiheitsgraden (3 Verschiebungsrichtungen und 3 axiale Drehungen in einem globalen Koordinatensystem). Die Rohbewegungsdaten werden für weitere Statistiken mit Matlab (Mathworks, USA) in ein patientenspezifisches anatomisches Koordinatensystem (identifiziert durch die individuelle Sinotubularverbindung) übertragen.

Finite-Elemente-Modellierung Das räumliche patientenspezifische Modell wird aus dem CT-Bild rekonstruiert und dann für die weitere Simulation automatisch vernetzt. Die Finite-Elemente-Analyse wird mit einem kommerziellen Strukturmechanik-Löser (Abaqus; Dassault Systèmes, Frankreich) durchgeführt. Die 4D-Bewegungsdaten werden als Randbedingung verwendet, um die Bewegung der aufsteigenden Aorta im Modell zu beschreiben. Die pulsierende Druckbelastung durch den Blutfluss wird auf die Innenfläche des Modells aufgebracht. An diesem Modell werden dann virtuelle Operationen oder endovaskuläre Interventionssimulationen durchgeführt, um wichtige biomechanische Parameter wie Hauptspannungen und Scherbelastungen zu bestimmen, die später während der Nachsorge mit klinischen unerwünschten Ereignissen korreliert werden. Die Ergebnisse werden es uns ermöglichen, die Rolle biomechanischer Veränderungen bei klinischen Ereignissen nach einer Operation/Intervention aufzuklären und zu identifizieren, welche Parameter ein unerwünschtes Ergebnis bei diesen Patienten vorhersagen könnten.