Численное моделирование гемодинамики аневризм...
DESCRIPTION
Численное моделирование гемодинамики аневризм сосудов головного мозга. А.П.Чупахин, А.А.Черевко, Н.А.Воробцова, А.А.Янченко (ИГиЛ СО РАН, НГУ), А.Л.Кривошапкин, К.Ю.Орлов, В.А.Панарин (ННИИПК им.Мешалкина Минздрава РФ), В.И.Баранов (ин-т физиологии СО РАМН). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Численное моделирование гемодинамики аневризм сосудов головного мозга
А.П.Чупахин, А.А.Черевко, Н.А.Воробцова, А.А.Янченко(ИГиЛ СО РАН, НГУ),
А.Л.Кривошапкин, К.Ю.Орлов, В.А.Панарин (ННИИПК им.Мешалкина Минздрава РФ),
В.И.Баранов (ин-т физиологии СО РАМН)
• Места появления аневризм: места бифуркации сосудов, места анатомических изменений строения сосудов, рядом с артериовенозной мальформацией
• Причины возникновения: структурные изменения артерий, гемодинамический фактор, механическое повреждение стенки сосуда
• Встречается у 0.3-5% взрослого населения, редкая встречаемость у детей.
• Материал стенки аневризмы отличается от материала стенки здорового сосуда
Аневризма – выпячивание стенки артерии вследствие ее растяжения
Особенности мозговых сосудов
• Мозговые сосуды менее растяжимы, имеют значительно более тонкую стенку, содержат меньше эластических волокон и не имеют механической поддержки окружающих тканей
• Мозговые сосуды являются низкорезистивными, что повышает долю кинетической энергии в течении (для нижних конечностей Епотенц : Екинет = 4:1, для мозга 1:1)
• Гемодинамические удары о стенки мозговых сосудов значительно больше, чем в других органах
Большая нагрузка на сосуды, большой риск возникновения аневризм
Эндоваскулярное лечение аневризм
Аневризма
Лечение:• Эмболизация• Установка стента
Осложнения:• Разрыв• Реканализация
Моделирование аневризм
• Дополнительная информация, позволяющая до операции – уточнить ход операции, после операции – точнее оценить результат.
• Должно выполняться достаточно быстро – 1-2 дня• Максимально простые модели, дающие достаточную точность• Геометрия аневризмы – данные компьютерной томографии
(ННИИПК им. акад. Мешалкина)• Параметры потока – использование данных внутрисосудистого
датчика давления и скорости (ННИИПК им. акад. Мешалкина)
• Расчет – ANSYS Fluent, CFX
Какие значения полученных величин следует считать опасными?Что такое «успешная операция»?
Численное моделирование гемодинамики
Модель:
• Уравнения: Трехмерное несжимаемое ньютоновское течение (уравнение Навье-Стокса)
• Граничные условия - реальные клинические данные снятые во время операции: на стенке сосуда условие прилипанияна входе задаем скорость на выходах задаем давление(с датчика давления и скорости находящегося во время операции внутри сосуда)
Гигантская аневризма (6-7см)
Пациент – женщина 75 лет
Расположение аневризмы (компьютерная томограмма)
Рентгеновская ангиограмма, снятая во время операции
Полученная из томограммы 3D модель
Обработанная, «сглаженная» аневризма (полу-ручная обработка). Для нее строится сетка и проводится стационарный расчет.
Исходная модель, имеющая характерные слои. (ITK-SNAP)
входвыходы
Давление на стенках аневризмы
Давление на стенках аневризмы распределено очень равномерно.Пятно давления в месте гемодинамического удара.
Линии тока внутри аневризмы
Небольшая скорость потока внутри – хорошо для тромбирования аневризмы
Задержка крови внутри аневризмы
Большая задержка крови (застойная зона в центре аневризмы) – хорошо для тромбирования
Касательные напряжения на стенке (WSS)
WSS на куполе аневризмы очень низкие, а на ножке – высокие.(Норма 1.5-2.0 Ра)
Не благоприятный прогноз без операции.
Особенности течения в гигантской аневризме
• Равномерное распределение давления по стенке• Малые WSS на куполе• Большое время задержки крови в аневризме• Допустимость стационарного расчета
Y-стентирование.3 этапа – до операции, после, контроль через год.
Поставленные стенты меняют геометрию сосудов
До стентирования После стентирования
аневризма аневризма
вход
выход 2
выход 1
Vвх=20см/с, Pвых1=67 mm Hg, Pвых2=68 mm Hg
Форма сосуда
до после контрольчерез год
Постепенное распрямление бифуркации
Пятно давления до лечения
Обычно аневризма работает на пределе прочности
Давление на стенке
Давление на стенке с течением времени монотонно снижается
Скорости и линии тока
Закручивание линий тока на развилке
Естественное течение крови на развилке – без закручивания
WSS
Особенно важны значения WSS в зоне аневризмы. Это помогает оценить опасность реканализации.
Опасные зоны большого WSS
Сравнение максимумов давления, скорости, градиента давления и напряжения сдвига
Изменение геометрии приводит к уменьшению модулей скоростей, давлений и модулей градиентов давлений. Напряжения сдвига по-прежнему остаются высокими (в норме среднее WSS 1.5-2 Pa) – есть опасность реканализации