Индивидуальное планирование минимально инвазивных вмешательств на головном мозге на основе сосудисто-гемодинамического картирования

За последние десятилетия увеличилось количество методов лечения кровеносных сосудов с использованием катетера, вставленного в кровеносный сосуд, также известного как эндоваскулярное лечение. У этой методики есть несколько преимуществ, например, она менее инвазивна и несет меньший риск осложнений. Ожидается, что этот метод станет предпочтительным методом лечения внутричерепных аневризм и артериовенозных мальформаций (АВМ).

Несмотря на преимущества эндоваскулярных процедур, все еще существуют технические проблемы, которые могут повлиять на их эффективность и безопасность. В клинической практике проводник (приблизительно 1,5–2,0 м) направляют под рентгеноскопическим контролем в конкретную область мозга. Точное перемещение кончика пассивного проводника путем манипулирования проксимальным концом требует многолетнего опыта и может оказаться обременительной задачей даже для опытных интервенционных радиологов. Более того, проведение катетера к целевой области мозга уже может занять большую часть времени процедуры. Второй проблемой является риск неполной эмболизации или реканализации. Риск неполной эмболизации особенно высок при АВМ, поскольку они имеют сложную структуру. Выполнение эмболизации может привести к изменению гемодинамики в этой конкретной области мозга, что приведет к появлению других предпочтительных путей кровотока, что позже может привести к другой процедуре эмболизации. Это создает необходимость повторной ангиографической оценки, что также приводит к более длительным и дорогим процедурам и более высокому облучению пациента. Вышеуказанные проблемы показывают, что существует потребность в методе, позволяющем проводить более быстрые и эффективные неврологические вмешательства, при этом пациент получает меньшую дозу радиации и более высокую вероятность полной и стойкой эмболизации.

Цель исследования — разработка новой методики предоперационного планирования катетерной навигации и эмболизации, основанной на картировании сосудистой сети головного мозга и моделировании кровотока через ассоциированную артериальную сосудистую сеть. В кардиологии уже существуют методы управляемой навигации по проводнику или другому инструменту без необходимости рентгеноскопического контроля. В этих методах сосудистая сеть конкретного пациента отображается на карте с подробным трехмерным представлением сосудистой сети вместе с отслеживанием положения катетера относительно этой карты в правильной трехмерной системе отсчета. Однако эти методы еще не распространены на нейроваскулярные вмешательства, поскольку сосуды головного мозга по своей сути являются сложной артериальной сосудистой сетью.

Настоящее исследование преследует две основные цели. Первой основной целью этого исследования является картирование сосудистой сети головного мозга путем количественной оценки и анализа трехмерных ангиографических данных с целью оценки доступности сосудистой сети для навигации по катетеру и поддержки отслеживания катетера.

Вторая основная цель — разработать и проверить модели мозгового кровотока с помощью вычислительной гидродинамики (CFD) и искусственного интеллекта (ИИ) с целью поддержки предоперационного планирования. Эти модели искусственного интеллекта служат для ускорения моделей CFD. Клинический аспект этого исследования включает только сбор ретроспективных и проспективных данных о пациентах, поэтому дополнительного клинического риска для пациента не существует. Предпочтительно медицинские изображения (изображения МРТ головного мозга (разрешение: 0,3–0,5 мм), 3D-ротационная ангиография (3DRA, разрешение: 0,05–0,28 мм), бипланарная цифровая субтракционная ангиография (DSA, разрешение: 0,15–0,62 мм)), вместе с форма отчета о случае заболевания (CRF, включая параметры терапии и ответ). После сбора данных на стороне UGent (исследовательские группы IbiTech BioMMedA; MEDISIP, Департамент электроники и информационных систем и исследовательская группа IPI) будут разработаны индивидуальные модели (доступности) сосудистой сети и распределения жидкости в кровеносных сосудах головного мозга. , кафедра телекоммуникаций и обработки информации, оба принадлежат факультету инженерии и архитектуры Университета Гента). Медицинские изображения играют решающую роль в разработке и проверке этих моделей. Как только эти модели будут проверены (включая использование моделей in vitro с фантомами, напечатанными на 3D-принтере), их также можно будет использовать в клинических приложениях в долгосрочной перспективе. Валидация этих моделей в клинических интервенционных условиях пока не применима для данного исследования.