4D-rörelse av aortan i bröstet och simulerad väggspänningsfördelning i relation till aortahändelser (4D MOTION-2)

Övergripande design Studiepopulationen kommer att bestå av patienter som ska undersökas för proximala aortatillstånd (dissektion eller aneurysm) som kräver operation eller endovaskulär intervention. En patientkohort kommer att rekryteras för att utforska effekterna av kirurgiska eller endovaskulära proteser på den intilliggande aortan, och dess inverkan på sena kliniska resultat.

Patientrekrytering Patienter som har proximala aortatillstånd och som remitteras till aortateamet på Royal Brompton och Harefield Hospitals kommer att screenas för behörighet. För denna pilotstudie och med tanke på volymen av aortakirurgi i Trust (ca. 100 fall per år), kommer 30 patienter att rekryteras under det första året av detta projekt för att följas under minst ett år för kliniska resultat.

Avbildningsprotokoll Efter att ha erhållit skriftligt informerat samtycke, kommer ett nytt dynamiskt (flerfas EKG-styrt kontrastförstärkt) CT-avbildningsprotokoll att användas för att deltagarna ska ersätta standardprotokollet (EKG-styrt kontrastförstärkt) CT-protokoll både före och efter kirurgisk eller endovaskulär intervention. Den terapeutiska vägen och det kliniska beslutsfattandet kommer inte att påverkas av det nya avbildningsprotokollet. Studiedeltagare kommer att få samma standard på behandling och vård samt uppföljande övervakning som alla andra patienter som inte deltar i denna studie. Samma dynamiska CT-bildprotokoll kommer att erbjudas före sjukhusutskrivning.

Bildbehandling och rörelseanalys Bildbehandling och analys kommer att utföras offline och påverkar således inte den kliniska vägen eller fördröjer standardbehandlingen. Dynamiska bilder kommer att extraheras från Trust PACS. Lämpliga uppsättningar bilder kommer att anonymiseras, rekonstrueras med en Trust-godkänd programvara och laddas ner till ett skyddat område på en Trust-server för offlineanalys. Analysen av 4D-rörelsen av aortaroten kommer att utföras med bildbehandlingsprogram som godkänts av Trust (3D Slicer). Detaljerad analys kräver identifiering av endsystoliska och slutdiastoliska ramar, följt av mätningar i 6 frihetsgrader (3 förskjutningsriktningar och 3 axiella rotationer i ett globalt koordinatsystem). Rårörelsedata kommer att överföras till ett patientspecifikt anatomiskt koordinatsystem (identifierat av den individuella sinotubular junction) för ytterligare statistik med Matlab (Mathworks, USA).

Finita elementmodellering Den rumsliga patientspecifika modellen kommer att rekonstrueras från CT-bild och sedan automatiskt maskas för ytterligare simulering. Finita elementanalysen kommer att utföras med hjälp av en kommersiell strukturell mekaniklösare (Abaqus; Dassault Systèmes, Frankrike). 4D-rörelsedata kommer att användas som gränsvillkor för att beskriva rörelsen hos den stigande aortan i modellen. Den pulserande tryckbelastningen från blodflödet kommer att appliceras på modellens inre yta. Virtuell kirurgi eller endovaskulär interventionssimulering kommer sedan att utföras på denna modell för att bestämma viktiga biomekaniska parametrar, såsom huvudspänningar och skjuvtöjning, som senare kommer att korreleras med kliniska biverkningar under uppföljningen. Resultaten kommer att tillåta oss att belysa rollen av biomekaniska förändringar i kliniska händelser efter operation/intervention och att identifiera vilken parameter som kan förutsäga negativa resultat hos dessa patienter.