Forscher entwickeln ein mathematisches Modell zur Vorhersage des Aneurysma-Rupturrisikos

Zerebrale Aneurysmen treten bei 5 bis 8 % der Allgemeinbevölkerung auf. Der Bruch eines Blutgefäßes und der daraus resultierende Blutaustritt im Gehirn können zu einem schweren Schlaganfall oder tödlichen Folgen führen. Über ein Viertel der Patienten, die einen hämorrhagischen Schlaganfall erleiden, sterben, bevor sie eine Gesundheitseinrichtung erreichen.

Die Vorhersage der Ruptur von Aneurysmen ist für die medizinische Prävention und Behandlung von entscheidender Bedeutung. In „Physics of Fluids“ von AIP Publishing entwickelten Forscher des Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Sciences and Technology, Trivandrum, und des Indian Institute of Technology Madras ein patientenspezifisches mathematisches Modell, um zu untersuchen, welche Aneurysma-Parameter das Rupturrisiko vor der Operation beeinflussen .

Aneurysmen entstehen, wenn die schwächste Stelle eines Blutgefäßes dünner wird, sich ausdehnt und nach einer bestimmten Grenze platzt. Bei zerebralen Aneurysmen wie dem Bifurkationsaneurysma der A. carotis interna tritt Blut in die Hirnhöhle aus

Da Kliniker auf diese Aneurysmen in verschiedenen Wachstumsstadien stoßen, motivierte uns dies dazu, Aneurysmen der inneren Halsschlagader systematisch zu analysieren. Die aktuelle Studie ist ein ernsthafter und systematischer Versuch, die Dynamik des Blutflusses in verschiedenen Stadien zu untersuchen, um den Beginn, das Fortschreiten und das Rupturrisiko zu verstehen.“

B. Jayanand Sudhir, Sree Chitra Tirunal Institut für medizinische Wissenschaften und Technologie

Das Team untersuchte das Seitenverhältnis und das Größenverhältnis von Aneurysmen, die die Form- und Größenmerkmale der Ausbuchtung ganzheitlich beschreiben. Wenn diese Parameter zunehmen und sich das Aneurysma ausdehnt, erhöhen sich die auf die Aneurysmawände ausgeübte Belastung und die Zeit, die das Blut im Aneurysma verbringt. Dadurch steigt die Bruchwahrscheinlichkeit.

In das Modell werden patientenspezifische Computertomographie-Aufnahmen eingespeist, die die Geometrie und den Blutfluss des Aneurysmas rekonstruieren. Anschließend werden mathematische Gleichungen verwendet, um den Flüssigkeitsfluss zu beschreiben und Informationen über die Blutgefäßwände und Blutflussmuster zu generieren.

„Dies war möglich, da wir Zugang zum nationalen Supercomputing-Cluster hatten, um die auf numerischer Strömungsdynamik basierenden Simulationen durchzuführen“, sagte SV Patnaik vom Indian Institute of Technology Madras.

„Die Neuheit dieser Arbeit liegt in der engen Zusammenarbeit und der Zusammenführung von Fachwissen aus klinischen und technischen Bereichen“, sagte Sudhir. „Die Aneurysma-Modelle hatten unterschiedliche Formen, was uns dabei half, die Komplexität der Strömungsstrukturen in mehrlappigen zerebralen Aneurysmen aufzubauen und zu verstehen.“

Mehrlappige Aneurysmen, die mehr als eine ballonartige Tasche mit expandierendem Blut umfassen, enthielten komplexere Blutflussstrukturen als ihre einlappigen Gegenstücke.

Die Autoren hoffen, die Rupturrisikovorhersagen in eine benutzerfreundliche Software umwandeln zu können, die Ärzten und Neurochirurgen dabei hilft, Hochrisikopatienten zu priorisieren und zu behandeln. Sie wollen das Modell nutzen, um die Wirksamkeit verschiedener Behandlungsmöglichkeiten für Aneurysmen zu bewerten.

Quelle:

Amerikanisches Institut für Physik

Referenz:

Nagargoje, MS, et al. (2022) Einfluss morphologischer Parameter auf die Hämodynamik bei Bifurkationsaneurysmen der inneren Halsschlagader. Physik der Flüssigkeiten. doi.org/10.1063/5.0117879.

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