Οι ερευνητές αναπτύσσουν ένα μαθηματικό μοντέλο για να προβλέψουν τον κίνδυνο ρήξης ανευρύσματος

Οι ερευνητές αναπτύσσουν ένα μαθηματικό μοντέλο για να προβλέψουν τον κίνδυνο ρήξης ανευρύσματος

Τα εγκεφαλικά ανευρύσματα εμφανίζονται στο 5 έως 8% του γενικού πληθυσμού. Η ρήξη ενός αιμοφόρου αγγείου και η επακόλουθη διαρροή αίματος στον εγκέφαλο μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρό εγκεφαλικό επεισόδιο ή θάνατο. Πάνω από το ένα τέταρτο των ασθενών που υποφέρουν από αιμορραγικό εγκεφαλικό πεθαίνουν πριν φτάσουν σε μια μονάδα υγειονομικής περίθαλψης.

Η πρόβλεψη της ρήξης του ανευρύσματος είναι ζωτικής σημασίας για την ιατρική πρόληψη και θεραπεία. Στο "Physics of Fluids" από την AIP Publishing, ερευνητές από το Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology, Trivandrum και το Indian Institute of Technology Madras ανέπτυξαν ένα ειδικό μαθηματικό μοντέλο για τον ασθενή για να μελετήσουν ποιες παράμετροι του ανευρύσματος επηρεάζουν τον κίνδυνο ρήξης πριν από τη χειρουργική επέμβαση.

Τα ανευρύσματα εμφανίζονται όταν το πιο αδύναμο μέρος ενός αιμοφόρου αγγείου γίνεται πιο λεπτό, διαστέλλεται και σπάει μετά από ένα ορισμένο όριο. Σε εγκεφαλικά ανευρύσματα όπως το διακλαδισμένο ανεύρυσμα της έσω καρωτιδικής αρτηρίας, διαρρέει αίμα στην εγκεφαλική κοιλότητα

Επειδή οι κλινικοί γιατροί αντιμετωπίζουν αυτά τα ανευρύσματα σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης, αυτό μας παρακίνησε να αναλύσουμε συστηματικά τα ανευρύσματα της εσωτερικής καρωτιδικής αρτηρίας. Η παρούσα μελέτη είναι μια σοβαρή και συστηματική προσπάθεια εξέτασης της δυναμικής της ροής του αίματος σε διαφορετικά στάδια για την κατανόηση της έναρξης, της εξέλιξης και του κινδύνου ρήξης.»

B. Jayanand Sudhir, Sree Chitra Tirunal Institute of Medical Sciences and Technology

Η ομάδα εξέτασε την αναλογία διαστάσεων και την αναλογία μεγέθους των ανευρυσμάτων, τα οποία περιγράφουν ολιστικά τα χαρακτηριστικά σχήματος και μεγέθους της διόγκωσης. Καθώς αυτές οι παράμετροι αυξάνονται και το ανεύρυσμα επεκτείνεται, η πίεση που ασκείται στα τοιχώματα του ανευρύσματος και ο χρόνος που ξοδεύει το αίμα στο ανεύρυσμα αυξάνεται. Αυτό αυξάνει την πιθανότητα θραύσης.

Ειδικές για τον ασθενή εικόνες υπολογιστικής τομογραφίας τροφοδοτούνται στο μοντέλο, οι οποίες αναδομούν τη γεωμετρία και τη ροή του αίματος του ανευρύσματος. Στη συνέχεια χρησιμοποιούνται μαθηματικές εξισώσεις για να περιγράψουν τη ροή του υγρού και να δημιουργήσουν πληροφορίες σχετικά με τα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων και τα μοτίβα ροής του αίματος.

«Αυτό ήταν δυνατό καθώς είχαμε πρόσβαση στο εθνικό σύμπλεγμα υπερυπολογιστών για να πραγματοποιήσουμε προσομοιώσεις που βασίζονται στη δυναμική υπολογιστικών ρευστών», δήλωσε ο SV Patnaik του Ινδικού Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Μαντράς.

«Η καινοτομία αυτής της εργασίας έγκειται στη στενή συνεργασία και τη συγκέντρωση εμπειρογνωμοσύνης από κλινικούς και τεχνικούς τομείς», δήλωσε ο Sudhir. «Τα μοντέλα ανευρυσμάτων είχαν διαφορετικά σχήματα, τα οποία μας βοήθησαν να χτίσουμε και να κατανοήσουμε την πολυπλοκότητα των δομών ροής στα πολύλοβα εγκεφαλικά ανευρύσματα».

Τα πολύλοβα ανευρύσματα, τα οποία περιλαμβάνουν περισσότερους από έναν θύλακες διαστελλόμενου αίματος που μοιάζουν με μπαλόνι, περιείχαν πιο πολύπλοκες δομές ροής αίματος από τα αντίστοιχα μονολοβωτά τους.

Οι συγγραφείς ελπίζουν να μετατρέψουν τις προβλέψεις κινδύνου ρήξης σε λογισμικό φιλικό προς τον χρήστη που θα βοηθήσει τους γιατρούς και τους νευροχειρουργούς να δώσουν προτεραιότητα και να θεραπεύσουν ασθενείς υψηλού κινδύνου. Θέλουν να χρησιμοποιήσουν το μοντέλο για να αξιολογήσουν την αποτελεσματικότητα διαφορετικών επιλογών θεραπείας για τα ανευρύσματα.

Πηγή:

Αμερικανικό Ινστιτούτο Φυσικής

Αναφορά:

Nagargoje, MS, et αϊ. (2022) Επίδραση μορφολογικών παραμέτρων στην αιμοδυναμική σε διακλαδισμένα ανευρύσματα της έσω καρωτιδικής αρτηρίας. Φυσική υγρών. doi.org/10.1063/5.0117879.

.