경동맥 혈관재생술 후 혈역학 및 자율신경 및 인지기능 (BAROX)

가설 및 의의: CAS 후 후기 임상 결과 및 예후는 자율신경 조절, 혈류역학 리모델링 및 인지 기능 측면에서 CEA 후보다 열등할 수 있습니다.

구체적인 목표: 1) CEA와 CAS가 장기 수술 후 압수용체 기능과 인지 뇌 기능에 미치는 영향을 비교하고 임상 결과에 미치는 영향을 분석합니다. 구체적인 목표는 수술 후 자율신경과 인지 기능 사이의 잠재적 상관관계를 평가하는 것입니다. 2) 구조 분석 및 기계적 모델링을 통해 CEA와 비교하여 CAS로 인한 경동맥 벽의 권유를 평가합니다. 구체적인 목표는 스텐트 삽입, 벽 손상, 압수용기 손상 및 후기 신경학적 후유증 사이의 잠재적 상관관계를 평가하는 것입니다. 3) 의료 영상 분석, 임상 데이터 및 컴퓨터 시뮬레이션을 결합하여 수술 후 경동맥 혈역학을 평가합니다. 구체적인 목표는 압력반사 기능 및 수술 후 신경학적 결과와 함께 국소(예: 벽 응력 스트레스) 및 전체 현상(제어측 흐름, 동맥 경직) 모두의 상관 관계를 목표로 합니다.

실험 설계 목표 1: R-R 간격과 부비동 리듬 조건만을 고려한 수축기 동맥압(SAP) 가변성. 전극 및 센서 배치 후, 환자는 안정에 필요한 누운 자세로 10분 동안 유지되며, 이후 혈압 파형, 심전도 및 호흡 활동은 공칭 5분 기준선과 이후 5분 동안 지속적으로 기록됩니다. 활동적인 자세.

심혈관 신호는 4채널 디지털 거짓말 탐지기로 수집됩니다. 심전도는 환자의 가슴에 배치된 두 개의 전극으로 기록되고 호흡 패턴은 압전 벨트로 기록되며 손가락 동맥 혈압은 CNAP 500 HD 연속 비침습적 혈류역학 모니터(CNSystems Medizintechnik AG, 오스트리아)로 지속적으로 모니터링됩니다. 앞서 기술한 바와 같이, (8) 자율 심혈관 조절을 간접적으로 반영하는 일련의 지수는 R-R 간격 및 SAP 가변성의 스펙트럼 분석으로부터 도출될 것이다. 수술 후 심혈관계 자율 조절은 임상적 결과 및 인지 능력 측정과 상관관계가 있을 것입니다. 등록된 환자는 일반적인 인지 장애 선별 검사를 위해 간이 정신 상태 검사에 제출됩니다. 인지 P300 유발 전위는 치료 전후에 Brain Vision Recorder(Brain Products GmbH, Gilching, Germany)가 있는 Ag/AgCl 전극으로 기록됩니다. P300 유발 전위는 75dB HL에서 1000Hz의 빈번한(80%) 톤과 2000Hz의 드문(20%) 대상 톤이 있는 양이 제시된 톤 식별 패러다임(이상한 볼 패러다임) 후에 생성됩니다. 필터 대역 통과는 0.01~30Hz입니다. 활성 전극은 각각 Cz(정점) 및 Fz(정면)에 배치되고 연결된 귓불 A1/2 전극(10/20 국제 시스템)을 참조합니다. 패러다임이 진행되는 동안 환자는 드문 2000Hz 목표 신호음에 대해 마음 속으로 세도록 지시받게 됩니다. 주의를 확인하기 위해 실제 자극 수와 환자가 계산한 수 사이의 차이가 >10%인 P300 기록은 거부되고 반복됩니다. P300 유발 전위 기록은 양수 및 음수 피크의 안정적인 시퀀스를 생성합니다. 인지 P300 피크의 지연 시간을 밀리초(ms)로 평가합니다. 재현성을 확인하기 위해 모든 환자에 대해 두 세트의 P300 측정값을 기록합니다.

실험 설계 목표 2: CAS의 컴퓨터 기반 시뮬레이션은 가상 방식으로 스텐트 병치 및 혈관 벽 응력을 모두 분석하는 데 사용할 수 있는 계산 프레임워크를 활용하여 수행됩니다. 프레임워크는 혈관 모델과 스텐트 모델의 두 가지 주요 부분을 설명합니다. 수술 전 및 수술 후 의료 영상(고해상도 조영 증강(CE)-MRI 및 컴퓨터 단층 촬영 혈관조영술(CTA) 포함)은 환자별 경동맥 모델을 구축하기 위한 입력을 나타냅니다. 혈관의 3D 루멘 프로필은 ITK-SNAP(www.itksnap.org)와 같은 도구를 사용하여 DICOM 이미지 스택의 분할을 통해 재구성됩니다. 또는 VMTK(www.vmtk.org). 구조적 스텐트-혈관 상호 작용을 지배하는 평형 방정식을 푸는 데 사용되는 계산 영역(소위 메쉬)은 Matlab(The Mathworks Inc., Natick, MA, USA)에서 코딩된 사내 개발 절차에 의해 생성됩니다. . 동맥 조직의 비선형 기계적 응답은 특정 정도의 분산과 함께 선호되는 방향을 따라 배향된 섬유의 두 계열을 차지하는 이방성 초탄성 변형 에너지 함수를 채택하여 재현됩니다. 모델 매개변수는 경동맥 조직의 실험적 인장 시험과 관련하여 보정됩니다. 그런 다음 동맥 모델은 미리 정의된 스텐트 디자인 라이브러리에서 선택한 주어진 스텐트 모델로 시뮬레이션 환경에서 조립됩니다(스텐트 메시 생성은 스텐트 샘플의 고해상도 마이크로 CT에서 수행된 기하학적 측정을 기반으로 합니다). CAS 시뮬레이션은 구조 유한 요소 분석(FEA)을 통해 수행됩니다. 상용 FEA 솔버 Abaqus(Simulia, Dassault Systemes, FR)가 시뮬레이션을 실행하기 위해 채택되었습니다. 시뮬레이션의 엔지니어링 결과(즉, 메쉬의 각 통합 지점에서 절점 변위 필드, 응력 텐서 및 변형)는 스텐트 삽입 성능의 임상적으로 관련된 매개변수(예: 내강 증가, 혈관 교정, 스텐트 셀 크기). 출력은 이식된 디자인이 국소 혈류역학(예: 벽 전단 응력, 진동 전단 지수 등)에 미치는 영향을 평가하기 위해 전산 유체 역학 분석의 입력으로 사용됩니다. 마찬가지로 CEA의 구조 분석은 수술 후 동맥 기하학의 가상 가압을 통해 수행됩니다.

실험 설계 3: 전산유체역학 및 유체-구조 상호작용 분석에서 조사관은 압반사 기능을 설명하기 위한 특정 모델을 도입할 계획이며 이는 두 가지 치료 유형(CEA 및 CAS)의 영향을 받을 수 있습니다. 이를 위해서는 소위 "기하학적 멀티스케일" 모델의 설정이 필요합니다. 이를 통해 조사자는 혈역학(목표 2에서 개발된 것)의 로컬 설명과 보다 체계적인 표현을 결합하는 수치 모델을 의미합니다. 후자는 두 가지 구성 요소로 구성됩니다.

a) 동맥 트리를 따라 압력파의 전파를 나타내는 편미분 방정식 시스템에 의해 수학적으로 기술된 1D 네트워크; 네트워크의 각 세그먼트는 "Euler 방정식"이라고 하는 쌍곡선 시스템에 의해 제공됩니다. b) 주변 미세 순환을 나타내고 압력 반사 기능에 의해 유도된 피드백 메커니즘을 포함하기 위한 구획 모델. 다음으로 이것은 저항이 압력 반사 기능에 적절하게 의존하는 상미분 방정식 시스템으로 표현될 것입니다.

이 목표에서 조사자는 두 가지 하위 목표를 계획합니다.

1. A. Veneziani와 그의 공동 작업자(Milan Politecnico 및 Lausanne EPFL)가 개발한 유한 요소 범용 C++ 객체 지향 라이브러리인 LifeV 솔버의 프레임워크 내에서 전산 멀티스케일 모델 설정 www.lifev.org 공개적으로 다운로드할 수 있습니다. 이 단계에서 조사관은 Blanco et al.의 일반 모델을 재현합니다. 특히 두 가지 다른 수준의 모델(1D 및 집중 매개변수)에 대한 매개변수 식별은 제안된 절차에 따라 수행됩니다. 솔버의 유효성 검사는 이 백서에 제시된 벤치마크를 활용합니다.
2. Aim 2에서 고려한 테스트 케이스를 위해 이전에 개발된 솔버 채택. 이는 Aim 2에서 개발된 3D 모델이 기하학적 멀티스케일 모델의 3D 부분에 채택됨을 의미합니다. 이를 통해 두 치료의 서로 다른 영향에 대한 정량적 분석을 제공하고 궁극적으로 경동맥 순응도의 변화가 압력반사 기능을 손상시킬 수 있는 방법을 가상 시나리오에서 평가할 수 있습니다. 목표 2에서 고려된 모든 CAS 및 CEA 사례는 이 멀티스케일 프레임워크를 갖추고 있습니다. 따라서 이 목표의 예상 결과물은 다음과 같습니다. a) 환자별 설정에서 체계적으로 사용되는 압력반사 기능을 포함하는 검증된 오픈 소스 기하학적 멀티스케일 솔버. b) 다른 옵션의 성능에 대한 광범위한 비교.