Patiëntspecifieke planning van minimaal invasieve herseninterventies op basis van vasculair-hemodynamische mapping

Het aantal behandelingen van bloedvaten met behulp van een katheter die in een bloedvat wordt ingebracht, ook wel endovasculaire behandeling genoemd, is de afgelopen decennia toegenomen. Er zijn verschillende voordelen verbonden aan deze techniek, zoals dat deze minder invasief is en een lager risico op complicaties met zich meebrengt. Verwacht wordt dat deze techniek de voorkeursbehandeling zal worden voor intracraniale aneurysma's en arterioveneuze malformaties (AVM's).

Ondanks de voordelen van endovasculaire procedures zijn er nog steeds technische uitdagingen die de effectiviteit en veiligheid ervan kunnen beïnvloeden. In de klinische praktijk wordt een voerdraad (ongeveer 1,5 tot 2,0 m) onder fluoroscopische beeldvorming naar het specifieke hersengebied geleid. Het nauwkeurig navigeren door de punt van een passieve voerdraad door het proximale uiteinde te manipuleren vereist vele jaren ervaring en kan zelfs voor ervaren interventionele radiologen een omslachtige taak zijn. Bovendien kan het navigeren van de katheter naar het beoogde hersengebied al een groot deel van de proceduretijd in beslag nemen. Een tweede uitdaging is het risico op onvolledige embolisatie of rekanalisatie. Het risico op onvolledige embolisatie is vooral aanwezig bij AVM's, omdat ze een complexe structuur hebben. Het uitvoeren van een embolisatie kan ervoor zorgen dat de hemodynamische toestand in dat specifieke hersengebied verandert, wat resulteert in andere preferentiële stroompaden, die later kunnen leiden tot een nieuwe embolisatieprocedure. Dit creëert een behoefte aan herhaalde angiografische evaluatie, wat ook leidt tot langere en duurdere procedures en een hogere blootstelling aan straling voor de patiënt. Uit bovenstaande uitdagingen blijkt dat er behoefte is aan een methode die snellere en efficiëntere neurologische interventies mogelijk maakt, waarbij de patiënt een lagere stralingsdosis krijgt en een grotere kans op volledige en langdurige embolisatie.

Het doel van de studie is het ontwikkelen van een nieuwe methodologie voor preoperatieve planning van katheternavigatie en embolisatie, gebaseerd op het in kaart brengen van het hersenvasculatuur en het modelleren van de bloedstroom door het bijbehorende arteriële vaatstelsel. In de cardiologie bestaan ​​al technieken voor begeleide navigatie van de voerdraad of ander hulpmiddel zonder de noodzaak van fluoroscopiegeleiding. Bij deze technieken wordt het patiëntspecifieke vaatstelsel in kaart gebracht, waarbij een gedetailleerde 3D-weergave van het vaatnetwerk wordt weergegeven, samen met het volgen van de positie van de katheter ten opzichte van deze kaart in een correct 3D-referentiekader. Deze technieken zijn echter nog niet uitgebreid naar neurovasculaire interventies, aangezien het cerebrale vaatstelsel een intrinsiek complex arterieel vaatstelsel is.

Voor het huidige onderzoek zijn er twee hoofddoelstellingen. Het eerste primaire doel van dit onderzoek is het in kaart brengen van het hersenvaatstelsel door het kwantificeren en analyseren van 3D-angiografische gegevens met als doel de toegankelijkheid van het vaatstelsel voor katheternavigatie te beoordelen en het volgen van katheters te ondersteunen.

Het tweede hoofddoel is het ontwikkelen en valideren van computationele vloeistofdynamica (CFD) en kunstmatige intelligentie (AI) modellen van de cerebrale bloedstroom, met als doel de preoperatieve planning te ondersteunen. Deze AI-modellen dienen om de CFD-modellen te versnellen. Het klinische aspect van deze studie betreft uitsluitend het verzamelen van retrospectieve en prospectieve patiëntgegevens, er is dus geen bijkomend klinisch risico voor de patiënt. Bij voorkeur medische beelden (cerebrale MRI-beelden (resolutie: 0,3 - 0,5 mm), 3D-rotatie-angiografie (3DRA, resolutie: 0,05 - 0,28 mm), biplanaire digitale subtractie-angiografie (DSA, resolutie: 0,15 - 0,62 mm)), samen met een casusrapportformulier (CRF, inclusief therapieparameters en respons). Na dataverzameling zullen er aan de zijde van de UGent patiëntspecifieke modellen van de (toegankelijkheid van het) vaatstelsel en de vochtverdeling in de hersenbloedvaten worden ontwikkeld (onderzoeksgroepen IbiTech BioMMedA; MEDISIP, Departement Elektronica en Informatiesystemen en onderzoeksgroep IPI , Departement Telecommunicatie en Informatieverwerking, beide behorend tot de Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur van de UGent). Medische beelden spelen een cruciale rol bij de ontwikkeling en validatie van deze modellen. Zodra deze modellen gevalideerd zijn (onder meer door gebruik te maken van in vitro modellen met 3D-geprinte fantomen), kunnen ze op langere termijn mogelijk ook gebruikt worden in klinische toepassingen. Validatie van deze modellen in een klinische, interventionele setting is nog niet toepasbaar voor deze studie.