Modellazione biomeccanica specifica del paziente dell'aneurisma dell'aorta addominale per migliorare la riparazione endovascolare dell'aorta (AAA2D3DIII)

La chirurgia endovascolare richiede di speciali strumenti chirurgici inseriti e navigati attraverso il sistema vascolare per raggiungere a distanza il sito di una malattia. Questa navigazione e trattamento vengono eseguiti con un riproduttore di immagini video a raggi X chiamato fluoroscopia. Questa radiografia a bassa potenza rivela solo le ossa, anche se l'intervento viene eseguito sui vasi. L'agente chimico colorante può dipingere momentaneamente il vaso, ma questo agente è tossico se usato in dosi elevate.

Per aiutare il chirurgo a orientarsi, i ricercatori stanno sviluppando con Siemens Healthineers un software di visualizzazione potenziato che visualizza sull'immagine fluoroscopica le strutture vascolari del paziente e adatta la sua forma mediante la forza di deformazione degli strumenti endovascolari. Questo può ridurre l'uso del mezzo di contrasto, ridurre i tempi di intervento (riducendo così l'esposizione alle radiazioni) e in generale migliorare i risultati chirurgici.

Per deformare la struttura vascolare senza la sua visualizzazione, gli investigatori utilizzeranno una funzione matematica per calcolare la forma del vaso quando sottoposti all'influenza degli strumenti endovascolari. Questa funzione si baserà su simulazioni biomeccaniche al computer eseguite su un ampio database di immagini interventistiche. I tessuti dell'intera regione addominale saranno semplificati e modellati per ottenere il comportamento più realistico. Le simulazioni biomeccaniche sono state utilizzate in numerose applicazioni mediche come strumento di convalida. I ricercatori vogliono innovare e portare questo complesso risultato di simulazione in un'applicazione attiva e reattiva. Questa innovazione tecnologica migliorerà sostanzialmente le prestazioni e l'affidabilità del software di assistenza alla fusione di immagini e stabilirà un nuovo standard nelle pratiche di assistenza medica. Gli obiettivi principali di questo progetto di ricerca collaborativa sono:

1. Costruisci un set di dati del modello di simulazione basato sui dati dei pazienti esistenti.
2. Confronta la simulazione sui dati peroperatori e migliora l'accuratezza dei risultati sull'ampio set di dati integrando le proprietà biomeccaniche e i modelli costitutivi necessari.
3. Proponi un flusso di lavoro compatibile con l'architettura Siemens che implementa l'overlay dell'output della simulazione
4. Sulla base del modello biomeccanico esistente degli investigatori, identificare parametri geometrici, biomeccanici e specifici del paziente come tortuosità, grado e distribuzione della calcificazione, presenza e morfologia del trombo, proprietà elastiche del materiale delle strutture incorporate e meccanica di contatto con le strutture circostanti.
5. Sviluppare uno strumento matematico per deformare un modello vascolare per ricreare il comportamento meccanico numerico.
6. Estendere il metodo di trasferimento della simulazione a una soluzione generica che può essere adattata per interventi per altri territori anatomici (ad es. intervento neurovascolare: deformazione del vaso da bobine e deviatori di flusso)