Индивидуальное биомеханическое моделирование аневризмы брюшной аорты для улучшения эндоваскулярного восстановления аорты (AAA2D3DIII)

Эндоваскулярная хирургия требует, чтобы специальные хирургические инструменты вставлялись и перемещались по сосудистой системе для удаленного доступа к месту заболевания. Эта навигация и лечение выполняются с помощью видеорентгеновского устройства визуализации, называемого рентгеноскопией. Этот маломощный рентгеновский снимок показывает только кости, хотя операция проводится на сосудах. Химический краситель может мгновенно окрасить сосуд, но этот агент токсичен при использовании в больших дозах.

Чтобы помочь хирургу сориентироваться, исследователи совместно с Siemens Healthineers разрабатывают улучшенное программное обеспечение для визуализации, которое отображает на рентгеноскопическом изображении сосудистые структуры пациента и адаптирует их форму под действием силы деформации эндоваскулярных инструментов. Это может сократить использование контрастного вещества, сократить время вмешательства (таким образом, уменьшая лучевую нагрузку) и в целом улучшить результаты операции.

Для деформации сосудистой структуры без ее визуализации исследователи будут использовать математическую функцию расчета формы сосуда при воздействии на него эндоваскулярными инструментами. Эта функция будет основана на биомеханическом компьютерном моделировании, выполненном на основе большой базы данных интервенционных изображений. Ткани всей брюшной области будут упрощены и смоделированы для достижения наиболее реалистичного поведения. Биомеханическое моделирование использовалось во многих медицинских приложениях в качестве инструмента проверки. Исследователи хотят внедрить инновации и перенести этот сложный результат моделирования в живое и реактивное приложение. Это технологическое новшество значительно улучшит производительность и надежность вспомогательного программного обеспечения для слияния изображений и установит новый стандарт в медицинской практике. Основные цели этого совместного исследовательского проекта:

1. Создайте набор данных имитационной модели на основе существующих данных о пациентах.
2. Сравните результаты моделирования с данными, полученными во время операции, и улучшите точность результатов на большом наборе данных за счет интеграции необходимых биомеханических свойств и конститутивных моделей.
3. Предложите рабочий процесс, совместимый с архитектурой Siemens, который реализует наложение выходных данных моделирования.
4. Основываясь на существующей у исследователей биомеханической модели, определите геометрические, биомеханические и специфические для пациента параметры, такие как извилистость, степень и распределение кальцификации, наличие и морфология тромба, эластичные свойства материала встроенных структур и механика контакта с окружающими структурами.
5. Разработайте математический инструмент для деформации сосудистой модели, чтобы воссоздать числовое механическое поведение.
6. Расширение метода переноса моделирования до общего решения, которое может быть адаптировано для вмешательств на других анатомических участках (например, нейроваскулярное вмешательство: деформация сосудов из-за катушек и отклонителей потока)