Patientspecifik biomekanisk modellering av abdominal aortaaneurysm för att förbättra endovaskulär reparation av aorta (AAA2D3DIII)

Endovaskulär kirurgi kräver speciella kirurgiska verktyg som sätts in och navigeras genom det vaskulära systemet för att nå platsen för en sjukdom på distans. Denna navigering och behandling utförs under videoröntgenkamera som kallas fluoroskopi. Denna röntgen med låg effekt avslöjar bara benen, även om operationen utförs på kärlen. Kemiskt medel färgämne kan måla kärlet tillfälligt, men detta medel är giftigt när det används i höga doser.

För att hjälpa kirurgen att navigera sin väg, utvecklar utredarna tillsammans med Siemens Healthineers en förbättrad visualiseringsprogramvara som visar på den fluoroskopiska bilden patientens vaskulära strukturer och anpassar dess form genom deformationskraften från endovaskulära verktyg. Detta kan minska användningen av kontrastmedel, minska interventionstiden (och därmed minska strålningsexponeringen) och generellt förbättra operationsresultaten.

För att deformera den vaskulära strukturen utan dess visualisering kommer forskarna att använda en matematisk funktion för att beräkna kärlformen när den utsätts för inverkan av endovaskulära verktyg. Denna funktion kommer att baseras på biomekaniska datorsimuleringar utförda på en stor databas med interventionsbilder. Vävnader i hela bukregionen kommer att förenklas och modelleras för att uppnå det mest realistiska beteendet. Biomekaniska simuleringar har använts i många medicinska tillämpningar som ett valideringsverktyg. Utredarna vill förnya och föra detta komplexa simuleringsresultat till en levande och reaktiv applikation. Denna tekniska innovation kommer att avsevärt förbättra prestandan och tillförlitligheten hos mjukvara för bildfusion och sätta en ny standard inom medicinsk vårdpraxis. Huvudmålen för detta samarbetsforskningsprojekt är:

1. Bygg en simuleringsmodelldatauppsättning baserad på befintlig patientdata.
2. Jämför simulering på per-operativa data och förbättra resultatnoggrannheten över den stora datamängden genom att integrera de nödvändiga biomekaniska egenskaperna och konstitutiva modellerna.
3. Föreslå ett arbetsflöde som är kompatibelt med Siemens-arkitekturen som implementerar simuleringsutdataöverlägget
4. Baserat på utredarnas befintliga biomekaniska modell, identifiera geometriska, biomekaniska och patientspecifika parametrar såsom tortuositet, förkalkningsgrad och distribution, förekomst och morfologi av tromb, materialelastiska egenskaper hos de inkorporerade strukturerna och kontaktmekanik med omgivande strukturer.
5. Utveckla ett matematiskt verktyg för att deformera en vaskulär modell för att återskapa det numeriska mekaniska beteendet.
6. Utöka simuleringsöverföringsmetoden till en generisk lösning som kan anpassas för interventioner för andra anatomiska territorier (dvs. neurovaskulär intervention: kärldeformation från spolar och flödesavledare)