Cercetătorii dezvoltă un model matematic pentru a prezice riscul de ruptură a anevrismului

Cercetătorii dezvoltă un model matematic pentru a prezice riscul de ruptură a anevrismului

Anevrismele cerebrale apar la 5 până la 8% din populația generală. Ruptura unui vas de sânge și scurgerea rezultată de sânge în creier poate duce la un accident vascular cerebral grav sau la moarte. Peste un sfert dintre pacienții care suferă de un accident vascular cerebral hemoragic mor înainte de a ajunge la o unitate medicală.

Predicția rupturii anevrismului este crucială pentru prevenirea și tratamentul medical. În „Physics of Fluids” de AIP Publishing, cercetătorii de la Institutul Sree Chitra Tirunal pentru Științe Medicale și Tehnologie, Trivandrum și Institutul Indian de Tehnologie Madras au dezvoltat un model matematic specific pacientului pentru a studia parametrii anevrismului care influențează riscul de ruptură înainte de intervenția chirurgicală.

Anevrismele apar atunci când partea cea mai slabă a unui vas de sânge devine mai subțire, se extinde și se rupe după o anumită limită. În anevrismele cerebrale, cum ar fi anevrismul de bifurcație al arterei carotide interne, sângele se scurge în cavitatea creierului

Deoarece clinicienii întâlnesc aceste anevrisme în diferite stadii de creștere, acest lucru ne-a motivat să analizăm sistematic anevrismele arterei carotide interne. Studiul actual este o încercare serioasă și sistematică de a examina dinamica fluxului sanguin în diferite etape pentru a înțelege debutul, progresia și riscul de ruptură.”

B. Jayanand Sudhir, Institutul de Științe și Tehnologie Medicale Sree Chitra Tirunal

Echipa a examinat raportul de aspect și raportul de dimensiune al anevrismelor, care descriu în mod holistic forma și caracteristicile de dimensiune ale umflăturii. Pe măsură ce acești parametri cresc și anevrismul se extinde, stresul exercitat pe pereții anevrismului și timpul petrecut de sânge în anevrism cresc. Acest lucru crește probabilitatea de rupere.

Imaginile de tomografie computerizată specifice pacientului sunt introduse în model, care reconstruiesc geometria și fluxul sanguin al anevrismului. Ecuațiile matematice sunt apoi folosite pentru a descrie fluxul de fluid și pentru a genera informații despre pereții vaselor de sânge și modelele fluxului sanguin.

„Acest lucru a fost posibil, deoarece am avut acces la clusterul național de supercomputing pentru a efectua simulări bazate pe dinamica fluidelor computaționale”, a spus SV Patnaik de la Institutul Indian de Tehnologie Madras.

„Noutatea acestei lucrări constă în colaborarea strânsă și reunirea expertizei din domeniile clinice și tehnice”, a spus Sudhir. „Modelele de anevrisme aveau forme diferite, ceea ce ne-a ajutat să construim și să înțelegem complexitatea structurilor de flux în anevrismele cerebrale multilobate.”

Anevrismele multilobate, care includ mai mult de un buzunar asemănător cu un balon de sânge în expansiune, conțineau structuri de flux sanguin mai complexe decât omologii lor cu un singur lobat.

Autorii speră să transforme predicțiile riscului de ruptură într-un software ușor de utilizat, care îi va ajuta pe medici și neurochirurgi să prioritizeze și să trateze pacienții cu risc ridicat. Ei doresc să folosească modelul pentru a evalua eficacitatea diferitelor opțiuni de tratament pentru anevrisme.

Sursă:

Institutul American de Fizică

Referinţă:

Nagargoje, MS, şi colab. (2022) Influența parametrilor morfologici asupra hemodinamicii în anevrismele de bifurcație ale arterei carotide interne. Fizica fluidelor. doi.org/10.1063/5.0117879.

.