전산 유체 역학으로 소아 폐쇄성 수면 무호흡증의 결과 개선 (OSA-MRI)

이 프로젝트는 폐쇄성 수면 무호흡증(OSA)이 있는 소아 환자의 수술 결과를 예측하기 위해 검증된 계산 도구를 만드는 것을 목표로 합니다. OSA가 있는 어린이를 위한 첫 번째 치료법은 편도선과 아데노이드를 제거하는 것입니다. 그러나 이러한 수술이 항상 환자를 치료하는 것은 아닙니다. 또 다른 치료법인 지속적 양압(CPAP)은 어린이의 50%만 견딜 수 있습니다. 따라서 많은 어린이들이 편도선, 혀, 입천장과 같은 기도 주변의 연조직 구조 및/또는 얼굴의 뼈 구조를 겨냥한 외과적 중재를 받습니다. 그러나 폐쇄성 무호흡-저호흡 지수(수면 시간당 폐쇄 사건)의 감소로 측정되는 이러한 수술의 성공률은 놀라울 정도로 낮습니다. 따라서 이러한 수술의 효능을 개선하고 다양한 수술 옵션 중 어떤 것이 개별 환자에게 가장 효과적으로 도움이 될지 예측할 수 있는 도구가 분명히 필요합니다. 상부 기도의 호흡 기류에 대한 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션은 이러한 예측 도구를 제공하여 다양한 수술 옵션의 효과를 가상으로 비교하고 환자의 상태를 개선할 가능성이 가장 높은 옵션을 선택할 수 있도록 합니다. 이전 CFD 시뮬레이션은 강체 형상을 기반으로 하거나 OSA의 핵심 구성 요소인 신경근 운동을 포함하지 않았기 때문에 OSA에 대한 정보를 제공할 수 없었습니다. 이 프로젝트는 실시간 자기 공명 영상(MRI)을 사용하여 CFD 시뮬레이션에 대한 기도의 해부 및 동작을 제공합니다. 즉, 정확한 생체 내 동작이 처음으로 모델링됩니다. 또한 모델링은 전리방사선을 사용하지 않는 방식인 MRI를 기반으로 하므로 수술 전후 환자의 종적 평가에 적합하다. 이러한 모델의 생체 내 검증은 흡입된 과분극화된 129Xe 가스의 위상차 MRI에 의해 생성된 것과 CFD 기반 기류 속도 필드의 비교를 통해 처음으로 달성될 것입니다. 이 연구는 피험자가 진정 상태에 있는 상태에서 달성한 수면 MRI에서 얻은 데이터를 기반으로 합니다. 수술 후 환자를 진정시키는 것은 최소 위험보다 약간 더 크지만 각 환자에게 잠재적인 이점이 이 위험보다 큽니다. 환자의 58%가 수술 후 지속적인 OSA를 가지고 있고 OSA 중증도의 평균 궤적은 시간이 지남에 따라 증가하므로 수술 후 영상 및 모델링은 수술 중 기도의 변화와 향후 대상으로 해야 할 해부학적 구조를 식별함으로써 환자에게 도움이 될 수 있습니다. 치료.

소아 폐쇄성 수면 무호흡증(OSA)은 상기도 폐쇄를 특징으로 하는 수면 관련 호흡 장애입니다. 이 장애는 미국에서만 220만 명의 어린이에게 영향을 미칩니다.1 치료하지 않으면 OSA는 행동, 인지, 대사 및 심혈관 질환을 유발할 수 있습니다.2,3 아데노편도절제술(T&A)이 1차 치료이지만 많은 비율의 소아가 T&A 후 지속적인 OSA를 보입니다.4-11 지속적 양압(CPAP)은 일반적으로 2차 치료입니다. 50%에 불과합니다.13 CPAP에 따르지 않는 지속적인 OSA 어린이는 종종 상기도 주변의 연조직 및/또는 뼈 구조를 대상으로 수술을 받으며 성공률은 17%에서 72%에 이릅니다.14-17. 조사관의 예비 데이터는 T&A 후 연조직 수술을 받은 환자의 58%가 후속 수술 후 지속적인 중등도 또는 중증 OSA를 가지고 있음을 보여줍니다. 따라서 이 연구의 목표는 어떤 T&A 후 수술이 각 개별 수술 후보자에게 가장 효과적일지 결정하는 예측 모델을 제공하는 것입니다. 이 목표는 이러한 어린이의 기류 및 상기도 허탈에 대한 환자별 전산유체역학(CFD) 모델을 통해 달성될 것입니다. 기류 측정과 동시에 얻은 3차원(3D) 동적 자기 공명 영상(MRI)에서 파생된 기도 움직임을 고유하게 통합하는 OSA의 새로운 CFD 모델이 개발되었습니다.18,19 임상의는 현재 기도 붕괴를 유발하는 신경근 제어 및 기압력의 기여도를 결정하거나 상기도의 한 부분에서 기류에 대한 저항이 기도의 다른 부분에서 붕괴를 유도하는지 여부를 결정하는 방법이 없습니다. 환자별 CFD는 이 정보를 제공할 수 있으므로 임상의가 결과를 최적화할 가능성이 가장 높은 수술 절차를 선택하는 데 도움이 되는 귀중한 도구가 됩니다.

전반적인 가설은 새로운 CFD 모델을 적용하면 가장 성공적인 결과를 내는 수술 옵션을 정확하게 예측하기 위한 검증된 접근 방식을 생성할 것이라는 것입니다. 이 가설은 (1) 수술 계획을 위한 CFD 검증, (2) 수술 결과를 결정하는 해부학적 및 공기역학적 요인(예: 수술 후 해부학적 변화로 인한 국부 저항 및 흐름 유도 압력의 변화)을 식별하고, (3) 성공적인 결과로 이어질 환자별 수술 절차를 식별하기 위한 가상 수술 플랫폼 개발.