RU2768150C1 - Method for assessing factors of risk of cerebral aneurysm rupture after installing a flow-diverting stent - Google Patents
Method for assessing factors of risk of cerebral aneurysm rupture after installing a flow-diverting stent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768150C1 RU2768150C1 RU2020141108A RU2020141108A RU2768150C1 RU 2768150 C1 RU2768150 C1 RU 2768150C1 RU 2020141108 A RU2020141108 A RU 2020141108A RU 2020141108 A RU2020141108 A RU 2020141108A RU 2768150 C1 RU2768150 C1 RU 2768150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- blood
- stent
- blood vessel
- longitudinal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 201000008450 Intracranial aneurysm Diseases 0.000 title claims description 8
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 claims abstract description 33
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims abstract description 31
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 claims abstract description 28
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 208000035965 Postoperative Complications Diseases 0.000 claims abstract description 3
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 229940127217 antithrombotic drug Drugs 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 2
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 229940121710 HMGCoA reductase inhibitor Drugs 0.000 description 1
- 208000016988 Hemorrhagic Stroke Diseases 0.000 description 1
- 206010039330 Ruptured cerebral aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002583 angiography Methods 0.000 description 1
- 230000002785 anti-thrombosis Effects 0.000 description 1
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000003114 blood coagulation factor Substances 0.000 description 1
- 210000000275 circle of willis Anatomy 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000002651 drug therapy Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000001105 femoral artery Anatomy 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002471 hydroxymethylglutaryl coenzyme A reductase inhibitor Substances 0.000 description 1
- 208000020658 intracerebral hemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 238000007917 intracranial administration Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерений для диагностических целей, в частности к способам оценки состояния сердечно-сосудистой системы после эндоваскулярной операции по установке потоконаправляющего стента в пораженный сосуд. Оценка факторов риска разрыва церебральной аневризмы производится посредством анализа структурных изображений прооперированного участка кровеносного сосуда, получаемых с помощью интраваскулярной оптической когерентной томографии. Сущность предложенного способа заключается в проведении комплексных синхронизированных измерений физических величин имеющих потенциальную диагностическую ценность, обработке вышеуказанных физических величин и представлении результатов этой обработки медицинскому персоналу в удобной для интерпретации форме. Предлагаемый способ может быть использован в медицине, в частности в нейрохирургических отделениях лечебных учреждений.The present invention relates to the field of measurements for diagnostic purposes, in particular to methods for assessing the state of the cardiovascular system after endovascular surgery to install a flow-directing stent in the affected vessel. Assessment of risk factors for cerebral aneurysm rupture is performed by analyzing structural images of the operated area of the blood vessel obtained using intravascular optical coherence tomography. The essence of the proposed method consists in carrying out complex synchronized measurements of physical quantities of potential diagnostic value, processing the above physical quantities and presenting the results of this processing to medical personnel in a form convenient for interpretation. The proposed method can be used in medicine, in particular in neurosurgical departments of medical institutions.
Аневризма представляет собой аномальное расширение внутреннего просвета кровеносного сосуда. Аневризмы могут формироваться в различных частях сердечно-сосудистой системы, но наибольшую опасность несут церебральные аневризмы (аневризмы артерий Виллизиева круга), поскольку результатом их разрыва является потенциально фатальное внутричерепное кровотечение (геморрагический инсульт). Среди методов снижения вероятности разрыва церебральных аневризм наиболее передовым и эффективным является проведение эндоваскулярной операции по установке потоконаправляющего стента. Однако, даже при высокой квалификации медицинского персонала и использований передовых достижений медицинской техники и фармацевтики операции по установке потоконаправляющих стентов иногда заканчиваются неудачей. Стент может немного сместиться дистальнее или проксимальнее нужного места, может не полностью раскрыться и т.п. Исправить его местоположение малоинвазивными методами практически невозможно. В таких ситуациях тщательно анализируется изменения геометрии эндопротезированной артерии и гемодинамики в ней. В случае если стент по большей части способе выполнять свои функции – дополнительная операция может не потребоваться. Пациенту назначат длительную медикаментозную терапию (статины, антикоагулянты и т.п.) и ограничат физические нагрузки. Если риск разрыва аневризмы слишком высок то может быть принято решения о повторном оперирование, например, о установке внутрь уже инсталлированного потокнаправляющего стента еще одного, но меньшего диаметра. Таким образом, задача оценки факторов риска разрыва церебральной аневризмы после проведения эндоваскулярной операции церебрального стентирования весьма актуальна.An aneurysm is an abnormal expansion of the inner lumen of a blood vessel. Aneurysms can form in various parts of the cardiovascular system, but cerebral aneurysms (aneurysms of the arteries of the circle of Willis) are the most dangerous because they rupture and result in potentially fatal intracranial bleeding (hemorrhagic stroke). Among the methods to reduce the likelihood of rupture of cerebral aneurysms, the most advanced and effective is endovascular surgery to install a flow-directing stent. However, even with highly qualified medical personnel and the use of advanced medical technology and pharmaceuticals, operations to install flow-directing stents sometimes end in failure. The stent may move slightly distal or proximal to the desired location, may not fully expand, etc. Correcting its location with minimally invasive methods is almost impossible. In such situations, changes in the geometry of the endoprosthetic artery and hemodynamics in it are carefully analyzed. If the stent is mostly able to perform its functions, an additional operation may not be required. The patient will be prescribed long-term drug therapy (statins, anticoagulants, etc.) and limit physical activity. If the risk of aneurysm rupture is too high, then decisions can be made to re-operate, for example, to install another one, but of a smaller diameter, inside an already installed flow-directing stent. Thus, the task of assessing risk factors for cerebral aneurysm rupture after endovascular cerebral stenting is very relevant.
По патенту US 10748659 B2, МПК G16H50/30, опубл. 18.08.2020г. известны способ и система для прогнозирования риска возникновения тромбов. Способ прогнозирования риска возникновения тромбов, включает в себя: получение одним или несколькими процессорами (блока вычислений) входного значения базовой ангиографической переменной, характеризующей пациента до имплантации стента, определение блоком вычислений оценочной величины вероятности риска тромбоза стента у пациента на основе базовой ангиографической переменной, при этом базовая ангиографическая переменная представляет собой параметр целевого (пораженного) сосуда, передача врачу оценочной величины вероятности тромбоза стента у пациента, выполнение имплантации стента, при этом имплантация включает в себя выбор стента из групп без покрытия и с лекарственным покрытием, причем стент выбирается исходя из оценочной величины вероятности тромбоза у пациента и мнения врача, определение схемы приема противотромбовых препаратов на основании оценочной величины вероятности тромбоза стента у пациента, при этом схема приема противотромбовых препаратов должна четко включать продолжительность их приема и тип проводимой терапии (одним препаратом, двойная и т.п.), получение блоком вычислений входного значения процедурной переменной, характеризующей состояние пациента во время приема курса противотромбовых препаратов, причем режим приема этих препаратов может быть прерван с учетом величины этой процедурной переменной, обновление блоком вычислений оценочной величины вероятности тромбоза стента у пациента на основе входного значения процедурной переменной, что позволит врачу оценить риск тромбоза у пациента после имплантации стента. Известны варианты способа прогнозирования риска возникновения тромбов в которых: определение оценочной величины вероятности тромбоза стента у пациента производится с учетом эмпирических сведений о уже имевшихся у этого пациента тромбозах; оценочной величины вероятности тромбоза стента у пациента представляет собой не одну переменную, а цифровой файл с базовыми характеристиками (включая факторы свертываемости крови); блок вычислений наделен функцией обучения (нейронная сеть). Техническим результатом способа прогнозирования риска возникновения тромбов является высокоточная оценка вероятности тромбоза эндопротеза на основании результатов биохимических анализов и высокоточный подбор фармакологических препаратов для снижения этой вероятности.According to US patent 10748659 B2, IPC G16H50/30, publ. 18.08.2020 known method and system for predicting the risk of blood clots. A method for predicting the risk of thrombi, includes: obtaining by one or more processors (calculation unit) the input value of the basic angiographic variable characterizing the patient before stent implantation, determining by the calculation unit the estimated value of the risk of stent thrombosis in the patient based on the basic angiographic variable, while the basic angiographic variable is a parameter of the target (affected) vessel, transmitting to the doctor an estimated value of the probability of stent thrombosis in a patient, performing stent implantation, while implantation includes the selection of a stent from the groups of uncoated and drug-eluting, and the stent is selected based on the estimated value the likelihood of thrombosis in the patient and the opinion of the physician, determining the regimen for taking antithrombotic drugs based on the estimated probability of thrombosis of the stent in the patient, while the regimen for taking antithrombotic drugs should clearly include the duration their intake and the type of therapy being performed (single drug, double, etc.), the calculation unit receiving the input value of a procedural variable characterizing the patient's condition during the course of antithrombotic drugs, and the regimen of taking these drugs can be interrupted taking into account the value of this procedural variable, updating the calculation unit of the estimated probability of thrombosis of the stent in the patient based on the input value of the procedural variable, which will allow the doctor to assess the risk of thrombosis in the patient after implantation of the stent. Known variants of the method for predicting the risk of thrombosis in which: determining the estimated value of the probability of thrombosis of the stent in a patient is based on empirical information about already existing in this patient thrombosis; the estimated probability of stent thrombosis in a patient is not a single variable, but a digital file with basic characteristics (including blood clotting factors); the calculation unit is endowed with a learning function (neural network). The technical result of the method for predicting the risk of thrombosis is a highly accurate assessment of the probability of endoprosthesis thrombosis based on the results of biochemical analyzes and a highly accurate selection of pharmacological drugs to reduce this probability.
Недостатком способа прогнозирования риска возникновения тромбов является низкое быстродействие, связанное с затратами времени на неоднократное проведение совокупности биохимических анализов и отклик организма пациента на назначенную противотромбовую терапию. The disadvantage of the method for predicting the risk of thrombosis is the low speed associated with the time spent on repeated set of biochemical analyzes and the response of the patient's body to the prescribed antithrombotic therapy.
Ближайшим аналогом (прототипом) разработанного способа является способ расчета кровотока в сосуде с имплантированным эндопротезом (US 8965084 B2, МПК G06K 9/00, G06K 9/36, G06F 9/00, G06T 9/00, A61B 6/03 и A61B 6/00, опубл. 24.02.2015г.), включающий в себя: получение медицинского изображения, содержащего сведения о кровеносных сосудах, извлечение геометрии интересующего кровеносного сосуда из медицинского изображения, маркировка входного и выходного отверстий в границах извлеченной геометрии сосуда, выбор коммерческой модели эндопротеза (потоконаправляющего стента), создание виртуальной модели выбранного потоконаправляющего стента внутри геометрии кровеносного сосуда, при этом потоконаправляющий стент моделируется в виде трубки, имеющей пористую поверхность и характеризующейся вязким и инерционным сопротивлением, прогнозирование кровотока через потоконаправляющий стент на основе его виртуальной модели, геометрии интересующего кровеносного сосуда, маркированных входного и выходного отверстий. Известны варианты способа расчета кровотока в сосуде с имплантированным эндопротезом, в которых: дополнительно используются данные о характеристиках потока, причем эти данные извлекаются из того же или дополнительного медицинского изображения; медицинское изображение представляет собой результат сканирования исследуемого биообъекта методом магнитного резонанса, компьютерной томографии, цифровой субтракционной ангиографии, причем направление сканирования и пространственное разрешение должны обеспечивать извлечения геометрии пораженного аневризмой сосуда; коммерческая модель потоконаправляющего стента выбирается автоматически или полуавтоматически из базы данных; коммерческая модель потоконаправляющего стента выбирается вручную; потоконаправляющий стент изготовлен из нитинола; потоконаправляющий стент содержит проволочные конструкции диаметром в диапазоне от 0.01 мм до 0.1 мм.; вязкое сопротивление и инерционное сопротивление заранее известны; прогнозирование потока через потоконаправляющий стент производится посредством решения уравнений Навье-Стокса; прогнозируемый кровоток является характеристикой по которой оценивают эффективность установки потоконаправляющего стента. Техническим результатом способа расчета кровотока в сосуде с имплантантированным эндопротезом является подбор оптимальной модели потоконаправляющего стента для конкретного пациента посредством использования вычислительной гидродинамики.The closest analogue (prototype) of the developed method is a method for calculating blood flow in a vessel with an implanted endoprosthesis (US 8965084 B2, IPC G06K 9/00, G06K 9/36, G06F 9/00, G06T 9/00, A61B 6/03 and A61B 6/ 00, published on February 24, 2015), which includes: obtaining a medical image containing information about blood vessels, extracting the geometry of a blood vessel of interest from a medical image, marking the inlet and outlet holes within the boundaries of the extracted vessel geometry, choosing a commercial model of an endoprosthesis (flow guide stent), creating a virtual model of the selected flow-directing stent inside the geometry of the blood vessel, while the flow-directing stent is modeled as a tube having a porous surface and characterized by viscous and inertial resistance, predicting blood flow through the flow-directing stent based on its virtual model, the geometry of the blood vessel of interest, marked input and output rsty. Variants of the method for calculating blood flow in a vessel with an implanted endoprosthesis are known, in which: additionally, data on flow characteristics are used, and these data are extracted from the same or additional medical image; a medical image is the result of scanning a biological object under study using magnetic resonance, computed tomography, digital subtraction angiography, and the scanning direction and spatial resolution should ensure extraction of the geometry of the vessel affected by the aneurysm; the commercial model of the flow-guiding stent is selected automatically or semi-automatically from the database; the commercial model of the flow-directing stent is selected manually; the flow-directing stent is made of nitinol; the flow-guiding stent contains wire structures with a diameter ranging from 0.01 mm to 0.1 mm; viscous resistance and inertial resistance are known in advance; prediction of flow through a flow-directing stent is made by solving the Navier-Stokes equations; predicted blood flow is a characteristic by which the effectiveness of the installation of a flow-directing stent is evaluated. The technical result of the method for calculating blood flow in a vessel with an implanted endoprosthesis is the selection of the optimal model of a flow-directing stent for a particular patient through the use of computational fluid dynamics.
Недостатком способа расчета кровотока в сосуде с имплантантированным эндопротезом является низкое быстродейстсвие, связанное с высокими затратами машинного времени на многомерное моделирование гемодинамики на значительный интервал времени в пораженном аневризмой церебральном сосуде с дополнительным перебором множества коммерческих моделей потоконаправляющих стентов.The disadvantage of the method for calculating blood flow in a vessel with an implanted endoprosthesis is low performance associated with high computer time for multidimensional modeling of hemodynamics over a significant time interval in an aneurysm-affected cerebral vessel with additional enumeration of many commercial models of flow-directing stents.
Технической задачей способа является повышение быстродействия оценки факторов риска инсульта (в результате окклюзии внутреннего просвета потоконаправляющего стента, либо разрыва аневризмы) после установки потоконаправляющего стента, посредством анализа абсолютных смещений в стенке пораженного кровеносного сосуда в момент систолы относительно момента диастолы, а также дифференциала давления и скорости кровотока для нескольких участков внутреннего просвета потоконаправляющего стента.The technical objective of the method is to increase the speed of assessing stroke risk factors (as a result of occlusion of the internal lumen of the flow-directing stent, or rupture of the aneurysm) after the installation of the flow-directing stent, by analyzing the absolute displacements in the wall of the affected blood vessel at the moment of systole relative to the moment of diastole, as well as the differential pressure and velocity flow for several sections of the internal lumen of the flow-directing stent.
Поставленная техническая задача достигается тем, что способ оценки факторов риска разрыва церебральной аневризмы после установки потоконаправляющего стента, также как и способ, который является ближайшим аналогом, включает в себя получение медицинского изображения, содержащего сведения о кровеносных сосудах, извлечение геометрии интересующего кровеносного сосуда из медицинского изображения, получение сведений о коммерческой модели установленного потоконаправляющего стента посредством ее ручного выбора, получение дополнительных данных о характеристиках кровотока в пораженном сосуде, создание виртуальной модели выбранного потоконаправляющего стента внутри геометрии кровеносного сосуда, при этом потоконаправляющий стент моделируется в виде трубки, имеющей пористую поверхность, оценка кровотока через потоконаправляющий стент, прогнозируемый кровоток является характеристикой по которой оценивают эффективность установки потоконаправляющего стента.The stated technical problem is achieved by the fact that the method for assessing the risk factors for rupture of a cerebral aneurysm after the installation of a flow-directing stent, as well as the method that is the closest analogue, includes obtaining a medical image containing information about blood vessels, extracting the geometry of the blood vessel of interest from the medical image , obtaining information about the commercial model of the installed flow-directing stent by manually selecting it, obtaining additional data on the characteristics of the blood flow in the affected vessel, creating a virtual model of the selected flow-directing stent inside the geometry of the blood vessel, while the flow-directing stent is modeled as a tube having a porous surface, assessing blood flow through a flow-directing stent, the predicted blood flow is a characteristic by which the effectiveness of the installation of a flow-directing stent is evaluated.
Новым в разработанном способе оценки факторов риска разрыва церебральной аневризмы после установки потоконаправляющего стента является то, что определяют и вводят пороговые уровни допустимых дифференциалов продольного и поперечного смещений шейки аневризмы под потоконаправляющим стентом относительно аналогичных смещений стенки кровеносного сосуда под потоконаправляющим стентом здоровой стенки кровеносного сосуда, пороговые уровни для дифференциалов скорости кровотока и кровяного давления в аналогичных пространственных позициях, для извлечения геометрии интересующего кровеносного сосуда используется набор трехмерных медицинских изображений интраваскулярной оптической когерентной томографии, причем сканирование стенок пораженного кровеносного сосуда синхронизировано со сбором данных о кровяном давлении и скорости кровотока, из набора трехмерных изображений интраваскулярной оптической когерентной томографии выбираются первое и второе медицинские изображения, соответствующие моментам систолы и диастолы, первое и второе медицинские изображения сравниваются по контрольным точкам, найденные векторные величины абсолютных смещений раскладываются по координатным осям на продольные и поперечные составляющие, продольные и поперечные смещения структур шейки аневризмы сравниваются с продольными и поперечными смещениями здоровой стенки кровеносного сосуда с противоположной от аневризмы стороны, производится попарное сравнение модулей скорости кровотока, а также систолического и диастолического давления для тех же пространственных позиций и моментов времени, соответствующих первому и второму медицинским изображениям, фактором риска послеоперационных осложнений считают, если один из параметров: дифференциал продольного смещения шейки аневризмы, дифференциал поперечного смещения шейки аневризмы, дифференциал скорости кровотока или дифференциал кровяного давления превысил заданный пороговый уровень.New in the developed method for assessing the risk factors for rupture of a cerebral aneurysm after the installation of a flow-directing stent is that the threshold levels of allowable differentials of the longitudinal and transverse displacements of the aneurysm neck under the flow-directing stent are determined and introduced relative to similar displacements of the blood vessel wall under the flow-directing stent of a healthy wall of the blood vessel, threshold levels for differentials in blood flow velocity and blood pressure at similar spatial positions, to extract the geometry of the blood vessel of interest, a set of 3D medical images of intravascular optical coherence tomography is used, and the scanning of the walls of the affected blood vessel is synchronized with the collection of data on blood pressure and blood flow velocity, from a set of 3D images of intravascular optical coherence tomography, the first and second medical images are selected corresponding to the moments of the system ly and diastole, the first and second medical images are compared by control points, the found vector values of the absolute displacements are decomposed along the coordinate axes into longitudinal and transverse components, the longitudinal and transverse displacements of the aneurysm neck structures are compared with the longitudinal and transverse displacements of the healthy wall of the blood vessel from the opposite from the aneurysm On the other hand, a pairwise comparison of blood flow velocity modules, as well as systolic and diastolic pressures is performed for the same spatial positions and time points corresponding to the first and second medical images, a risk factor for postoperative complications is considered if one of the parameters: differential of the longitudinal displacement of the aneurysm neck, differential of the transverse displacement of the neck of the aneurysm, the differential velocity of the blood flow or the differential blood pressure has exceeded the specified threshold level.
Важно отметить, что предлагаемый способ не отменяет необходимость выбора оптимальной модели потоконаправляющего стента для проведения эндоваскулярной операции по стентированию пораженной артерии и не отменяет необходимость тщательного контроля биохимических параметров крови до и после хирургического вмешательства. Предложенный способ предназначен для быстрой послеоперационной проверки успешности хирургического вмешательства. Эта проверка может быть проведена через тот же разрез в бедренной артерии, тем же многофункциональным интроваскулярным зондом, что и использовался для доставки потоконаправляющего стента. Успешное стентирование приводит к резкому (на десятки процентов) снижению пристеночного напряжения сдвига и сдвиговых деформаций в аневризме. После установки потокнаправляющего стента доставить интраваскулярный зонд внутрь аневризмы не представляется возможным, но шейка аневризмы касается поверхности потоконаправляющего стента. Разрешения, быстродействия и глубины когерентного зондирования оптического когерентного томографа вполне достаточно для оценки смещений в структурах шейки аневризмы под воздействием пульсовой волны. Изменения в кровяном давлении (отдельно для моментов систолы и диастолы) и скорости кровотока также косвенно характеризуют успешность хирургического вмешательства. Дело в том, что аневризма делает поток крови в пораженной артерии турбулентным, правильно установленный стент сделает течение крови ламинарным (скорость крови у стенок будет примерно одинаковой, но заметно ниже чем в центре). It is important to note that the proposed method does not eliminate the need to select the optimal flow-directing stent model for endovascular stenting of the affected artery and does not eliminate the need for careful monitoring of blood biochemical parameters before and after surgery. The proposed method is intended for rapid postoperative verification of the success of the surgical intervention. This test can be performed through the same incision in the femoral artery, with the same multipurpose intravascular probe that was used to deliver the flow-directing stent. Successful stenting leads to a sharp (by tens of percent) reduction in near-wall shear stress and shear strain in the aneurysm. After placement of the flow-directing stent, it is not possible to deliver an intravascular probe inside the aneurysm, but the neck of the aneurysm touches the surface of the flow-directing stent. The resolution, speed, and depth of coherent probing of an optical coherence tomograph are quite sufficient for assessing displacements in the structures of the aneurysm neck under the influence of a pulse wave. Changes in blood pressure (separately for systole and diastole) and blood flow velocity also indirectly characterize the success of surgical intervention. The fact is that an aneurysm makes the blood flow in the affected artery turbulent, a properly installed stent will make the blood flow laminar (the blood velocity near the walls will be approximately the same, but noticeably lower than in the center).
На фиг. 1 в виде блок-схемы проиллюстрирована последовательность действий по оценке факторов риска разрыва церебральной аневризмы после установки потоконаправляющего стента. Ключевые этапы дополнены пояснениями по конкретной реализации (текст справа от элементов блок-схемы на фиг. 1.). Серия экспериментов с тканеимитирующими медицинскими фантомами кровеносных сосудов, показала, что затраты машинного времени на обработку медицинских данных в соответствии с предложенным способом составляют не более 3-х секунд. Даже с учетом ожидаемой продолжительности сбора этих диагностических данных (не более 10 минут), полученный результат свидетельствует о выполнении поставленной технической задачи.In FIG. 1 is a flowchart illustrating the sequence of steps for assessing risk factors for ruptured cerebral aneurysm after placement of a flow-directing stent. The key steps are supplemented with explanations for the specific implementation (text to the right of the flowchart elements in Fig. 1.). A series of experiments with tissue-simulating medical phantoms of blood vessels showed that the cost of computer time for processing medical data in accordance with the proposed method is no more than 3 seconds. Even taking into account the expected duration of the collection of these diagnostic data (no more than 10 minutes), the result obtained indicates the achievement of the technical task.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020141108A RU2768150C1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Method for assessing factors of risk of cerebral aneurysm rupture after installing a flow-diverting stent |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020141108A RU2768150C1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Method for assessing factors of risk of cerebral aneurysm rupture after installing a flow-diverting stent |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2768150C1 true RU2768150C1 (en) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020141108A RU2768150C1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Method for assessing factors of risk of cerebral aneurysm rupture after installing a flow-diverting stent |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2768150C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116524003A (en) * | 2023-06-26 | 2023-08-01 | 杭州脉流科技有限公司 | Method and device for obtaining morphological parameters of bifurcation aneurysm |
| CN117838066A (en) * | 2024-03-07 | 2024-04-09 | 首都医科大学附属北京友谊医院 | EVAR post-operation bracket related complication risk prediction method and system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8965084B2 (en) * | 2012-01-19 | 2015-02-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Blood flow computation in vessels with implanted devices |
| RU2636189C2 (en) * | 2016-03-30 | 2017-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method for flow-directing stent selection |
-
2020
- 2020-12-14 RU RU2020141108A patent/RU2768150C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8965084B2 (en) * | 2012-01-19 | 2015-02-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Blood flow computation in vessels with implanted devices |
| RU2636189C2 (en) * | 2016-03-30 | 2017-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method for flow-directing stent selection |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Cebral J.R., Castro M.A., Appanaboyina S. et al. Efficient pipeline for image-based patient-specific analysis of cerebral aneurysm hemodynamics: Technique and sensitivity, IEEE Trans. Med. Imaging. 2005, Vol. 24. PP. 457-467. * |
| Фролов С.В. и др. Численное моделирование влияния потоконаправляющего стента на гемодинамические характеристики в области церебральной аневризмы, Медицинская Техника, 2016, 6, с. 1-3. * |
| Фролов С.В. и др. Численное моделирование влияния потоконаправляющего стента на гемодинамические характеристики в области церебральной аневризмы, Медицинская Техника, 2016, 6, с. 1-3. Cebral J.R., Castro M.A., Appanaboyina S. et al. Efficient pipeline for image-based patient-specific analysis of cerebral aneurysm hemodynamics: Technique and sensitivity, IEEE Trans. Med. Imaging. 2005, Vol. 24. PP. 457-467. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116524003A (en) * | 2023-06-26 | 2023-08-01 | 杭州脉流科技有限公司 | Method and device for obtaining morphological parameters of bifurcation aneurysm |
| CN116524003B (en) * | 2023-06-26 | 2023-09-12 | 杭州脉流科技有限公司 | Method and device for obtaining morphological parameters of bifurcation aneurysm |
| CN117838066A (en) * | 2024-03-07 | 2024-04-09 | 首都医科大学附属北京友谊医院 | EVAR post-operation bracket related complication risk prediction method and system |
| CN117838066B (en) * | 2024-03-07 | 2024-05-17 | 首都医科大学附属北京友谊医院 | EVAR post-operation bracket related complication risk prediction method and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huberts et al. | What is needed to make cardiovascular models suitable for clinical decision support? A viewpoint paper | |
| CA2920848C (en) | Systems and methods for identifying personalized vascular implants from patient-specific anatomic data | |
| KR101910233B1 (en) | Systems and methods for numerically evaluating vasculature | |
| KR102269495B1 (en) | Method and system for determining treatments by modifying patient-specific geometrical models | |
| EP2963574A2 (en) | Method and system for prediction of post-stenting hemodynamic metrics for treatment planning of arterial stenosis | |
| EP3404667B1 (en) | Learning based methods for personalized assessment, long-term prediction and management of atherosclerosis | |
| LaDisa Jr et al. | Aortic coarctation: recent developments in experimental and computational methods to assess treatments for this simple condition | |
| RU2768150C1 (en) | Method for assessing factors of risk of cerebral aneurysm rupture after installing a flow-diverting stent | |
| EP3123373A1 (en) | Systems and methods for modeling changes in patent-specific blood vessel geometry and boundary conditions | |
| JP2015231524A (en) | Image processor, image processing method, and program | |
| CN110782988A (en) | Intracranial aneurysm virtual support diagnosis and treatment system and diagnosis and treatment method thereof | |
| CN108198239B (en) | Three-dimensional visualization method for realizing dynamic simulation of blood vessel | |
| JP7082131B2 (en) | Systems and methods for assessing vascular risk | |
| JP2002501774A (en) | Brain circulation model and applications | |
| Ahamed et al. | Pulsatile flow measurements and wall stress distribution in a patient specific abdominal aortic aneurysm phantom | |
| Sikkandar et al. | Computational Fluid Dynamics: A Technique to Solve Complex Biomedical Engineering Problems-A Review | |
| EP3992981A1 (en) | Medical data processing device, and medical data processing method | |
| Yang et al. | Computational fluid dynamics simulation of intracranial aneurysms–comparing size and shape | |
| CN117838066B (en) | EVAR post-operation bracket related complication risk prediction method and system | |
| Gasbarro et al. | Mechanics of abdominal aortic aneurysm | |
| Li | Computational analyses and simulations of fluid-structure interactions applied to stented abdominal aortic aneurysms | |
| Abuouf et al. | Assessment of Invasive Fractional Flow Reserve Procedures Using Computational Fluid Dynamics | |
| Đorovic et al. | Computational analysis of abdominal aortic aneurysm before and after endovascular aneurysm repair | |
| Dayarathnage | Faculty of Science, Engineering and Technology | |
| Al-Obaidi | Numerical Investigation of Rupture Potential of Abdominal Aortic Aneurysm |