Onderzoekers ontwikkelen een wiskundig model om het risico op een aneurysmaruptuur te voorspellen

Onderzoekers ontwikkelen een wiskundig model om het risico op een aneurysmaruptuur te voorspellen

Cerebrale aneurysmata komen voor bij 5 tot 8% van de algemene bevolking. Het scheuren van een bloedvat en de daaruit voortvloeiende lekkage van bloed naar de hersenen kan leiden tot een ernstige beroerte of de dood. Ruim een ​​kwart van de patiënten die een beroerte krijgen, overlijdt voordat ze een zorginstelling bereiken.

Het voorspellen van een aneurysmaruptuur is cruciaal voor medische preventie en behandeling. In ‘Physics of Fluids’ van AIP Publishing ontwikkelden onderzoekers van het Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology, Trivandrum en het Indian Institute of Technology Madras een patiëntspecifiek wiskundig model om te bestuderen welke aneurysmaparameters het risico op ruptuur vóór de operatie beïnvloeden.

Aneurysma's ontstaan ​​wanneer het zwakste deel van een bloedvat dunner wordt, uitzet en na een bepaalde grens scheurt. Bij hersenaneurysma's, zoals het bifurcatie-aneurysma van de interne halsslagader, lekt bloed in de hersenholte

Omdat artsen deze aneurysma's in verschillende groeistadia tegenkomen, motiveerde dit ons om de interne halsslagader-aneurysma's systematisch te analyseren. De huidige studie is een serieuze en systematische poging om de dynamiek van de bloedstroom in verschillende stadia te onderzoeken om het begin, de progressie en het risico van een ruptuur te begrijpen.”

B. Jayanand Sudhir, Sree Chitra Tirunal Instituut voor Medische Wetenschappen en Technologie

Het team onderzocht de beeldverhouding en grootteverhouding van aneurysma's, die op holistische wijze de vorm- en groottekenmerken van de uitstulping beschrijven. Naarmate deze parameters toenemen en het aneurysma uitzet, nemen de spanningen op de wanden van het aneurysma en de tijd die het bloed in het aneurysma doorbrengt toe. Dit vergroot de kans op breuk.

Patiëntspecifieke computertomografiebeelden worden in het model ingevoerd, die de geometrie en de bloedstroom van het aneurysma reconstrueren. Wiskundige vergelijkingen worden vervolgens gebruikt om de vloeistofstroom te beschrijven en informatie te genereren over de bloedvatwanden en bloedstroompatronen.

“Dit was mogelijk omdat we toegang hadden tot het nationale supercomputercluster om op computationele vloeistofdynamica gebaseerde simulaties uit te voeren”, zegt SV Patnaik van het Indian Institute of Technology Madras.

"Het nieuwe van dit werk ligt in de nauwe samenwerking en het samenbrengen van expertise uit klinische en technische gebieden", aldus Sudhir. "De aneurysmamodellen hadden verschillende vormen, wat ons hielp de complexiteit van de stromingsstructuren in meerlobbige cerebrale aneurysma's op te bouwen en te begrijpen."

Meerlobbige aneurysma's, die meer dan één ballonachtige zak met uitzettend bloed bevatten, bevatten complexere bloedstroomstructuren dan hun enkellobbige tegenhangers.

De auteurs hopen de voorspellingen van het breukrisico om te zetten in gebruiksvriendelijke software die artsen en neurochirurgen zal helpen bij het prioriteren en behandelen van patiënten met een hoog risico. Ze willen het model gebruiken om de effectiviteit van verschillende behandelingsopties voor aneurysma's te evalueren.

Bron:

Amerikaans Instituut voor Natuurkunde

Referentie:

Nagargoje, MS, et al. (2022) Invloed van morfologische parameters op de hemodynamiek bij bifurcatie-aneurysma's van de interne halsslagader. Fysica van vloeistoffen. doi.org/10.1063/5.0117879.

.