Vähiten invasiivisten aivointerventioiden potilaskohtainen suunnittelu, joka perustuu verisuoni-hemodynaamiseen kartoitukseen

Verisuonihoitojen määrä, jossa käytetään verisuoniin työnnettyä katetria, joka tunnetaan myös nimellä endovaskulaarinen hoito, on lisääntynyt viime vuosikymmeninä. Tähän tekniikkaan liittyy useita etuja, kuten se, että se on vähemmän invasiivinen ja sillä on pienempi komplikaatioiden riski. Tästä tekniikasta odotetaan tulevan ensisijainen hoito kallonsisäisten aneurysmien ja arteriovenoosien epämuodostumien (AVM) hoidossa.

Endovaskulaaristen toimenpiteiden eduista huolimatta on edelleen teknisiä haasteita, jotka voivat vaikuttaa niiden tehokkuuteen ja turvallisuuteen. Kliinisessä käytännössä ohjauslanka (noin 1,5-2,0 m) ohjataan fluoroskopialla tietylle aivoalueelle. Passiivisen ohjainvaijerin kärjen tarkka navigointi proksimaalista päätä manipuloimalla vaatii monen vuoden kokemuksen ja voi olla työlästä jopa kokeneille interventioradiologeille. Lisäksi katetrin navigointi kohdeaivoalueelle voi viedä suuren osan toimenpideajasta. Toinen haaste on epätäydellisen embolisaation tai rekanalisoinnin riski. Epätäydellisen embolisaation riski on erityisen läsnä AVM:issä, koska niillä on monimutkainen rakenne. Embolisaation suorittaminen voi aiheuttaa hemodynaamisen muuttumisen kyseisellä aivoalueella, mikä johtaa muihin suosituimpiin virtausreitteihin, jotka voivat myöhemmin johtaa toiseen embolisointimenettelyyn. Tämä aiheuttaa toistuvan angiografisen arvioinnin tarpeen, mikä johtaa myös pidempiin ja kalliimpiin toimenpiteisiin sekä potilaan korkeampaan säteilyaltistukseen. Edellä esitetyt haasteet osoittavat, että tarvitaan menetelmää, joka mahdollistaa nopeammat ja tehokkaammat neurologiset interventiot, jolloin potilas saa pienemmän säteilyannoksen ja suurempi todennäköisyys täydelliselle ja kestävälle embolisaatiolle.

Tutkimuksen tavoitteena on kehittää uusi metodologia katetrin navigoinnin ja embolisaation preoperatiiviseen suunnitteluun, joka perustuu aivoverisuoniston kartoittamiseen ja siihen liittyvien valtimoiden läpi kulkevan veren virtauksen mallintamiseen. Kardiologiassa on jo olemassa tekniikoita ohjauslangan tai muun työkalun ohjattuun navigointiin ilman fluoroskopista ohjausta. Näissä tekniikoissa potilaskohtainen verisuonisto kartoitetaan, ja verisuoniverkoston yksityiskohtainen 3D-esitys näytetään yhdessä katetrin sijainnin seurannan kanssa suhteessa tähän karttaan oikeassa 3D-viitekehyksessä. Näitä tekniikoita ei kuitenkaan ole vielä laajennettu koskemaan neurovaskulaarisia interventioita, koska aivoverisuonisto on luonnostaan ​​monimutkainen valtimoverisuonisto.

Nykyisellä tutkimuksella on kaksi päätavoitetta. Tämän tutkimuksen ensimmäinen ensisijainen tavoite on kartoittaa aivoverisuonisto kvantifioimalla ja analysoimalla 3D-angiografista dataa tavoitteena arvioida verisuoniston käytettävyyttä katetrin navigointia varten ja tukea katetrin seurantaa.

Toinen päätavoite on kehittää ja validoida aivoverenkierron laskennallisen nestedynamiikan (CFD) ja tekoälyn (AI) malleja, joiden tavoitteena on tukea preoperatiivista suunnittelua. Nämä AI-mallit auttavat nopeuttamaan CFD-malleja. Tämän tutkimuksen kliininen puoli sisältää vain retrospektiivisen ja prospektiivisen potilastietojen keräämisen, joten potilaalle ei aiheudu ylimääräistä kliinistä riskiä. Mieluiten lääketieteelliset kuvat (aivojen MRI-kuvat (resoluutio: 0,3 - 0,5 mm), 3D-rotaatioangiografia (3DRA, resoluutio: 0,05 - 0,28 mm), kaksitasoinen digitaalinen vähennysangiografia (DSA, resoluutio: 0,15 - 0,62 mm) sekä tapausraporttilomake (CRF, mukaan lukien hoitoparametrit ja vaste). Tiedonkeruun jälkeen UGentin puolella kehitetään potilaskohtaisia ​​malleja verisuonten (pääsy) ja nesteen jakautumisesta aivoverisuonissa (tutkimusryhmät IbiTech BioMMedA; MEDISIP, Elektroniikan ja tietojärjestelmien laitos ja tutkimusryhmä IPI , Tietoliikenteen ja tietojenkäsittelyn laitos, molemmat kuuluvat UGentin tekniikan ja arkkitehtuurin tiedekuntaan). Lääketieteellisillä kuvilla on ratkaiseva rooli näiden mallien kehittämisessä ja validoinnissa. Kun nämä mallit on validoitu (mukaan lukien in vitro -mallien käyttö 3D-tulostetuilla fantomilla), niitä voidaan käyttää myös kliinisissä sovelluksissa pidemmällä aikavälillä. Näiden mallien validointi kliinisissä interventioympäristössä ei vielä sovellu tähän tutkimukseen.