[go: up one dir, main page]

RU2636864C2 - Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой - Google Patents

Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой Download PDF

Info

Publication number
RU2636864C2
RU2636864C2 RU2015145079A RU2015145079A RU2636864C2 RU 2636864 C2 RU2636864 C2 RU 2636864C2 RU 2015145079 A RU2015145079 A RU 2015145079A RU 2015145079 A RU2015145079 A RU 2015145079A RU 2636864 C2 RU2636864 C2 RU 2636864C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stent
aneurysm
artery
model
cerebral
Prior art date
Application number
RU2015145079A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015145079A (ru
Inventor
Сергей Владимирович Фролов
Сергей Вячеславович Синдеев
Антон Юрьевич Потлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority to RU2015145079A priority Critical patent/RU2636864C2/ru
Publication of RU2015145079A publication Critical patent/RU2015145079A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2636864C2 publication Critical patent/RU2636864C2/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment

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)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к эндоваскулярной терапии. С помощью ангиографии определяют форму и размер церебральной аневризмы. Измеряют скорость крови в модели аневризмы пациента со стентом и без стента. Определяют показатели локальной гемодинамики: трехмерное распределение скорости крови, давление в области аневризмы и значение пристеночного напряжения сдвига. Затем с помощью компьютерного моделирования на математической модели локальной гемодинамики церебральной артерии определяют изменения указанных показателей локальной гемодинамики в выбранной церебральной артерии при использовании различных моделей стентов. Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой, включающий сбор данных об артерии: ее проксимальном и дистальном диаметрах, типе артерии, вычисление размера стента, основанного на данных выбранной артерии, и осуществление выбора модели стента, основанное на размере и доступности стента. Путем сравнительного анализа выбирают модель стента, позволяющего максимально снизить среднюю скорость течения крови внутри полости аневризмы и восстановить ток крови по церебральной артерии. 1 ил.

Description

Предлагаемый способ относится к области инструментов, приспособлений или вспомогательных принадлежностей для хирургии и диагностики и может быть использован в клинической практике для выбора модели стента при проведении процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой.
Аневризма церебральной артерии является одним из наиболее распространенных заболеваний церебрального кровообращения. При лечении этого заболевания наибольшее применение нашли миниинвазивные методы, в частности стентирование. Подобная процедура позволяет нормализовать гемодинамику пораженной артерии и восстановить естественный ток крови. От правильности выбора стента зависит успешность лечения. Выбор необходимой модели стента представляет собой нетривиальную задачу.
По патенту US №7650179 В2, МПК 600/427, 623/1.11, 623/3.3, 623/1.12, 623/1.13, 623/1.1, A61F 2/82, А61В 5/05, А61В 8/06, А61В 19/52, А61В 5/0066, А61В 19/50, А61В 8/12, А61В 6/481, G06T 19/006, A61F 2/82, А61В 6/504, G06T 19/00, А61В 6/50, А61В 6/48, G06T 19/00, А61В 19/52, А61Р 2/82, опубл. 19.01.2010 г. известен способ по планированию процедуры стентирования, состоящий из следующих шагов: определение характеристик пораженного сосуда с помощью 3D изображений области аневризмы; выбор модели стента на основе компьютерного анализа геометрических характеристик пораженной области; генерация виртуальной модели стента и определение наилучшей позиции установки стента; отображение в режиме реального времени 2D изображений пораженной области при проведении процедуры стентирования, совмещенное с изображением имплантированного виртуального стента. При этом врачом, проводящим процедуру стентирования, основываясь на измеренных размерах пораженной области, выбирается модель и размер стента.
Техническим результатом предложенного способа является новый способ автоматизированного планирования процедуры стентирования, включающий процедуру выбора наиболее подходящего стента для проведения лечения и позволяющий повысить точность выбора размера и положения стента на основе компьютерного анализа пораженной области артерии.
К недостаткам данного способа следует отнести то, что при выборе стента не учитываются последующие гемодинамические изменения в пораженной области, вызванные установкой стента, что, в свою очередь, может привести к тому, что ожидаемый лечебный эффект от установки стента не будет достигнут.
По патенту US №8897513 В2, МПК G06K 9/00, G06T 7/00, G06T 2207/30101, G06T 7/0016, G06T 7/0012, опубл. 25.11.2014 известен способ выбора стента, основанный на определении напряжения стенки кровеносного сосуда. В способе используется диастолическое и систолическое изображение пораженного сосуда. Напряжение в сосуде определяется с помощью сравнения размера сосуда в момент окончания диастолы и в момент окончания систолы. На основании величины напряжения стенки сосуда определяется необходимый стент. Техническим результатом предложенного способа является новый способ выбора стента для имплантации в пораженный участок сосуда, основанный на определении величины напряжения стенки сосуда, и позволяющий повысить точность выбора стента, что приводит к значительному снижению риска возникновения рестеноза в сосуде.
Недостатком данного способа является то, что при выборе стента не учитываются последующие гемодинамические изменения в пораженной области, вызванные установкой стента, что в, свою очередь, может привести к тому, что ожидаемый лечебный эффект от установки стента не будет достигнут.
Ближайшим аналогом (прототипом) разработанного способа является способ оценки размера стента (ЕР №1700566 А1, МПК A61F 2/82, А61В 5/107, А61В 5/1076, A61F 2/82, A61F 2/82, A61B 5/107, опубл. 13.09.2006), содержащий ввод данных о пораженной артерии, вычисление размера стента, основанное на размере и типе артерии, проверку доступности стента, вывод данных о стенте. Способ основан на определении размера стента согласно предложенной авторами эмпирической формуле 0.9*(prox+distal)/2, где рrох - проксимальный размер артерии, dist - дистальный размер артерии. Техническим результатом предложенного способа является новый способ выбора стента для имплантации, основанный на предложенной авторами эмпирической формуле определения необходимого размера имплантируемого стента и позволяющий повысить точность выбора размера стента, основываясь на геометрических характеристиках пораженной артерии.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что при выборе стента не учитываются последующие гемодинамические изменения в пораженной области, вызванные установкой стента, что, в свою очередь, может привести к тому, что ожидаемый лечебный эффект от установки стента не будет достигнут.
Технической задачей предлагаемого способа является повышение точности выбора модели стента для проведения процедуры стентирования церебральной артерии за счет применения методов экспериментального и математического моделирования.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой, включающий ввод данных об артерии; вычисление размера стента, основанное на данных выбранной артерии, содержащих проксимальный и дистальный диаметр, тип артерии; проверку доступности стента; выбор модели стента, основанный на размере и доступности стента; вывод данных о выбранной модели стента.
Новым в предложенном способе является то, что с помощью КТ-ангиографии определяется форма и размер церебральной аневризмы; с помощью экспериментальной установки происходит измерение скорости крови в индивидуализированной реалистичной модели аневризмы пациента со стентом и без стента; с помощью 3D лазерного допплеровского анемометра измеряются три компоненты скорости крови в сечениях модели пораженного церебрального сосуда; с помощью математического моделирования, на основе разработанной авторами математической модели локальной гемодинамики церебральной артерии определяются изменения трех компонент скорости крови и давления в выбранной церебральной артерии при наличии различных моделей стентов; на основе рассчитанных гемодинамических параметров и пристеночного напряжения сдвига оцениваются изменения гемодинамики в области аневризмы пораженного сосуда, что позволяет повысить точность выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой.
На фиг. 1 представлена схема предложенного способа выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой. Предложенный способ может быть представлен в виде следующих этапов.
1. Ввод данных о пораженной церебральной артерии: положение, длина, толщина стенки.
2. Диагностика церебральной аневризмы с помощью КТ-ангиографии. Определение формы церебральной артерии и размера аневризмы.
3. Обработка и сегментация данных КТ-ангиографии для получения геометрической 3D модели пораженной церебральной артерии пациента.
4. На основе полученной 3D модели пораженной церебральной артерии пациента определяется ее проксимальный и дистальный диаметр.
5. По эмпирической формуле
0.9⋅(prox+dist)/2,
где рrох - проксимальный диаметр; dist - дистальный диаметр, вычисляется необходимый размер стента.
6. Проверка наличия стентов требуемого размера, подбор наиболее близкого размера стента из перечня стандартных размеров.
7. Построение реалистичной силиконовой модели пораженного сосуда с использованием метода стереолитографии на основе полученной ранее геометрической 3D модели церебральной артерии.
8. Взятие образца крови пациента и измерение ее реологических свойств с помощью ротационного вискозиметра. Определение параметров нелинейной зависимости вязкости крови пациента от скорости сдвига.
9. Определение с помощью УЗИ-датчика объемного расхода крови в начале входного сегмента пораженной церебральной артерии.
10. Подготовка прозрачного кровезаменителя для использования в экспериментальной установке со схожими с кровью пациента реологическими свойствами.
11. Программирование поршневого насоса для воспроизведения индивидуальной формы пульсовой волны пациента. Измерение с помощью 3D лазерного допплеровского анемометра трех компонент скорости в сечениях модели пораженного церебрального сосуда. Предварительная обработка экспериментальных данных.
12. Имплантация в силиконовую модель пораженного сосуда тестового образца стента. Измерение с помощью 3D лазерного допплеровского анемометра трех компонент скорости в сечениях модели пораженного церебрального сосуда. Предварительная обработка экспериментальных данных.
13. Сравнение полученных экспериментальных данных до и после имплантации тестового образца стента. Определение изменений параметров гемодинамики в области аневризмы выбранной церебральной артерии, вызванных установкой стента.
14. Модификация разработанной авторами математической модели локальной гемодинамики церебральной артерии с целью ее индивидуализации под конкретного пациента. Задание индивидуальной формы расчетной области и индивидуальных реологических свойств крови пациента.
15. Расчет уравнений индивидуализированной модели локальной гемодинамики пораженной церебральной аневризмы со стентом и без стента. По окончании расчета будет определено трехмерное распределение скорости крови и давления в области аневризмы выбранной церебральной артерии, а также вычислено значение пристеночного напряжения сдвига
16. Проверка адекватности результата моделирования путем сравнения расчетных данных с данными натурного эксперимента. Определение точности используемой индивидуализированной математической модели локальной гемодинамики церебральной артерии.
17. В случае необходимости, внесение изменений в математическую модель локальной гемодинамики церебральной артерии и повторение шагов 14-16.
18. После того как доказана адекватность разработанной индивидуализированной математической модели локальной гемодинамики пораженной церебральной артерии, проводится анализ изменений гемодинамических параметров в области аневризмы церебральной артерии, вызванных установкой стента.
19. Из имеющегося набора стентов последовательно для каждой модели стента строится его геометрическая модель, которая виртуально имплантируется в модель церебральной артерии пациента с аневризмой. Для каждой модели стента повторяются шаги 14-15.
20. По окончании расчетов локальной гемодинамики в области аневризмы при установке всех вариантов моделей стента, происходит анализ изменений кровотока, вызванных имплантацией каждой конкретной модели стента.
21. На основе анализа полученных результатов и экспертной оценки врача-нейрохирурга принимается решения о выборе модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой. При этом учитывается индивидуальная форма пораженного сосуда и реологические свойства крови пациента.
22. Осуществляется вывод информации о модели и размере выбранного стента.
Используемые в предложенном способе методы экспериментального и математического моделирования позволяют повысить точность выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой. При проведении экспериментальных измерений используется реалистичная индивидуальная модель церебральной артерии с аневризмой, повторяющая морфологию церебральной артерии пациента и позволяющая осуществить высокоточные измерения скорости крови с помощью 3D лазерного допплеровского анемометра. Данные экспериментальных измерений служат основой для проверки адекватности разработанной авторами индивидуализированной модели локальной гемодинамики пораженной церебральной артерии с аневризмой. С помощью индивидуализированной математической модели проводится серия виртуальных экспериментов по имплантации различных моделей стентов в пораженную церебральную артерию с аневризмой. Результаты каждого виртуального эксперимента используются для оценки гемодинамических изменений в области аневризмы, вызванных установкой каждой конкретной модели стента, что позволяет существенно повысить точность выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой.
Предлагаемый способ был апробирован при выборе модели стента для процедуры стентирования внутренней сонной артерии с аневризмой. С помощью КТ-ангиографии была определена форма и размер аневризмы внутренней сонной артерии. По эмпирической формуле (пункт 5) был определен размер стента - 5 мм. Используя специально изготовленный кровезаменитель, с помощью экспериментальной установки было измерено распределение скорости крови в индивидуализированной реалистичной модели аневризмы внутренней сонной артерии пациента со стентом и без стента. С помощью 3D лазерного допплеровского анемометра были измерены три компоненты скорости крови в сечениях модели внутренней сонной артерии, расстояние между которыми составляет 4 мм, величина шага измерения в плоскости сечениях составляла 0.2 мм, время измерения скорости в каждой точке - 7 секунд. С помощью математического моделирования на основе разработанной математической модели локальной гемодинамики церебральной артерии были рассчитаны изменения трех компонент скорости крови и давления в течение 7 секунд во внутренней сонной артерии при наличии различных моделей стентов. На основе рассчитанных гемодинамических параметров и пристеночного напряжения сдвига были оценены изменения гемодинамики в области аневризмы внутренней сонной артерии. В результате использования предлагаемого метода путем сравнительного анализа была найдена модель стента (SILKstent, фирмы BaltExtrusion), которая позволяет максимально снизить среднюю скорость течения крови внутри полости аневризмы (на 94%), при этом восстанавливая естественный ток крови во внутренней сонной артерии.
Предлагаемый способ может быть использован в клинической практике при выборе модели стента для проведения процедуры стентирования церебральной артерии с аневризмой и для прогнозирования послеоперационного состояния церебральной гемодинамики пациента.

Claims (1)

  1. Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой, включающий сбор данных об артерии: ее проксимальном и дистальном диаметрах, типе артерии, вычисление размера стента, основанного на данных выбранной артерии, и осуществление выбора модели стента, основанное на размере и доступности стента, отличающийся тем, что при этом с помощью ангиографии определяют форму и размер церебральной аневризмы, измеряют скорость крови в модели аневризмы пациента со стентом и без стента, определяют показатели локальной гемодинамики: трехмерное распределение скорости крови, давление в области аневризмы и значение пристеночного напряжения сдвига, затем с помощью компьютерного моделирования на математической модели локальной гемодинамики церебральной артерии определяют изменения указанных показателей локальной гемодинамики в выбранной церебральной артерии при использовании различных моделей стентов и путем сравнительного анализа выбирают модель стента, позволяющего максимально снизить среднюю скорость течения крови внутри полости аневризмы и восстановить ток крови по церебральной артерии.
RU2015145079A 2015-10-20 2015-10-20 Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой RU2636864C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145079A RU2636864C2 (ru) 2015-10-20 2015-10-20 Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145079A RU2636864C2 (ru) 2015-10-20 2015-10-20 Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015145079A RU2015145079A (ru) 2017-04-25
RU2636864C2 true RU2636864C2 (ru) 2017-11-28

Family

ID=58642054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145079A RU2636864C2 (ru) 2015-10-20 2015-10-20 Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636864C2 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023540385A (ja) * 2020-09-09 2023-09-22 ユセフィロシャン、ハメド 個別化された脳治療のためのシミュレーションの方法及びシステム
CN116267783A (zh) * 2022-11-29 2023-06-23 重庆医科大学附属第二医院 一种血管修复中血管支架植入小鼠模型的构建方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1700566A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-13 General Electric Company System, method and computer instructions for estimating stent size
US8965084B2 (en) * 2012-01-19 2015-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Blood flow computation in vessels with implanted devices
RU2556535C2 (ru) * 2009-06-23 2015-07-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Помощь в подборе размера устройств в процессе оперативных вмешательств

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1700566A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-13 General Electric Company System, method and computer instructions for estimating stent size
RU2556535C2 (ru) * 2009-06-23 2015-07-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Помощь в подборе размера устройств в процессе оперативных вмешательств
US8965084B2 (en) * 2012-01-19 2015-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Blood flow computation in vessels with implanted devices

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIANG J., et al, High-fidelity virtual stenting: modeling of flow diverter deployment for hemodynamic characterization of complex intracranial aneurysms, J Neurosurg. 2015 Oct;123(4):832-40. *
ДЕМИН В. В. и др., Первый клинический опыт имплантации стенозов нового поколения -скаффолдов под контролем оптческой когерентной томографии,Вестник рентгенологии и радиологии, 2013, 2, с. 32-39.. *
ДЕМИН В. В. и др., Первый клинический опыт имплантации стенозов нового поколения -скаффолдов под контролем оптческой когерентной томографии,Вестник рентгенологии и радиологии, 2013, 2, с. 32-39.. XIANG J., et al, High-fidelity virtual stenting: modeling of flow diverter deployment for hemodynamic characterization of complex intracranial aneurysms, J Neurosurg. 2015 Oct;123(4):832-40. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015145079A (ru) 2017-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110866914B (zh) 脑动脉瘤血流动力学指标的评估方法、系统、设备及介质
CN111134651B (zh) 基于腔内影像计算血流储备分数的方法、装置、系统以及计算机存储介质
JP7118464B2 (ja) 血管圧差を取得する方法及び装置
EP3332339B1 (en) Assistance device and method for an interventional hemodynamic measurement
KR101712248B1 (ko) 환자별 혈류 모델링 방법 및 시스템
EP3629341B1 (en) Modelling blood vessels and blood flow
Zhang et al. Personalized hemodynamic modeling of the human cardiovascular system: a reduced-order computing model
US20220054022A1 (en) Calculating boundary conditions for virtual ffr and ifr calculation based on myocardial blush characteristics
CN105138813B (zh) 将病人数据从一种生理状态映射为另一种的系统和方法
CN106570313A (zh) 获取四维血管变形行为与管壁在体应力的方法及系统
CN114664455B (zh) 一种冠状动脉血流储备分数计算方法及装置
Lan et al. Effect of tissue mechanical properties on cuff-based blood pressure measurements
WO2020077381A1 (en) Coronary evaluation system and process
US11538153B2 (en) Non-invasive functional assessment technique for determining hemodynamic severity of an arterial stenosis
Franquet et al. Identification of the in vivo elastic properties of common carotid arteries from MRI: A study on subjects with and without atherosclerosis
CN114052764A (zh) 获取血流储备分数的方法、装置、系统和计算机存储介质
Blanco et al. Computational modeling of blood flow steal phenomena caused by subclavian stenoses
RU2636864C2 (ru) Способ выбора модели стента для процедуры стентирования церебральных артерий с аневризмой
Babbs Noninvasive measurement of cardiac stroke volume using pulse wave velocity and aortic dimensions: a simulation study
CN112220493A (zh) 一种颈动脉硬化的评估方法
WO2021019809A1 (ja) 血管壁厚み推定方法、血管壁厚み推定装置及び血管壁厚み推定システム
Reymond et al. Generic and patient-specific models of the arterial tree
Cupps et al. Severe aortic insufficiency and normal systolic function: determining regional left ventricular wall stress by finite-element analysis
JP5727380B2 (ja) 伝導動脈の壁の局所硬化指数を測定する方法及び対応する機器
JP2005040299A (ja) 流れ場可視化装置、液体流路モデルの製造方法及び血流シミュレーション方法

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181021