Eksperimentalna platforma za simulaciju endovaskularnog liječenja intrakranijskih aneurizmi - ElPlaSTICA (IP-2018-01-3796)
Voditelj - doc.dr.sc. David Ozretić
FINANCIRANJE: Hrvatska zaklada za znanost - 1.000.000,00 HRK
VRIJEME TRAJANJA: 10.05.2019. do 09.05.2023.
Suradnici
dr.sc. Ivan Jovanović, dr.med.
prof.dr.sc. Igor Karšaj, dipl.ing.
prof.dr.sc. Damir Godec, dipl.ing.
doc.dr.sc. Lana Virag, mag.ing
Toni Škugor, mag.ing. – doktorand (DOK-2018-09)
Tomislav Breški, mag.ing.
Philipp Milović, mag.ing. – doktorand (DOK-2020-01)
Partneri
Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu
Klinički bolnički centar Zagreb
Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu
Sažetak
Potpornice za preusmjeravanje protoka postale su nedavno novi način liječenja intrakranijskih aneurizmi. Takve potpornice usmjeruju krv mimo otvora aneurizme i smanjuju utok, s ciljem izazivanja hemostaze unutar njenog lumena i, u konačnici, njene okluzije. Brojna istraživanja smatraju kako je promjena u hemodinamici, izazvana ugrađenom potpornicom, odgovorna kako za razvoj okluzije, tako i rupture. Ovaj projekt nastoji donijeti nove spoznaje o hemodinamici intrakranijske aneurizme i arterije na kojoj se nalazi. Glavni cilj projekta je proučiti karakteristike protoka u aneurizmi prije i nakon ugradnje potpornice i preslikati te karakteristike na eksperimentalnu platformu. Središnji dio platforme bit će 3D ispisana replika aneurizme, stvorena na temelju snimanja pacijenata, ispisana iz materijala realističnog ponašanja te geometrija koja nakon opterećenja krvnim tlakom odgovara in vivo snimkama.
Ciljevi
Cilj 1: Prikupljanje in vivo podataka i endovaskularno liječenje
Za potrebe projekta odabrat će se oko 20 pacijenata s dijagnosticiranom intrakranijskom aneurizmom predviđenih za endovaskularni postupak ugradnje potpornice. Tijekom dijagnostičkih pretraga snimit će se rotacijska digitalna suptrakcijska angiografija te kreirati volumno renderirani 3D prikazi aneurizme i ishodišnih arterija, čime će se dobiti podatci o geometriji nužni za provođenje daljnjih ciljeva istraživanja. Dva rregleda MRI će nam dati podatke o protoku prije i poslije zahvata ugradnje potpornice.
Cilj 2: Dizajn metamaterijala s mehaničkim svojstvima intrakranijskih aneurizmi
Potrebno je dizajnirati novu vrstu materijala, kombinacijom osnovnih materijala različitih krutosti, pri čemu će se njihov prostorni raspored odrediti numerički. Dizajn metamaterijala koji numerički najbolje odgovara ponašanju intrakranijskih arterija bit će 3D ispisan, testiran na jednoosnoj kidalici te uspoređen s ponašanjem uzoraka arterije iz literature.
Cilj 3: Razvoj numeričke i eksperimentalne metodologije
Koristeći dizajn metamaterijala iz cilja 2 te podatke o geometriji iz cilja 1, metodom 3D ispisa izradit će se replika aneurizme i ishodišnih arterija pacijenta. Kako bi njeno ponašanje bilo realistično potrebno je: • odrediti geometriju žile bez pripadajućeg krvnog tlaka, • dobiti poklapanje numerički izračunatih pomaka tijekom simulacije srčanog ciklusa s in vivo podacima.
Cilj 4: Ispitivanje različitih kliničkih scenarija
Točnost izrade 3D ispisane replike provjeravat će se usporedbom rezultata s hemodinamikom prije i nakon ugradnje potpornice za preusmjeravanje protoka kod pojedinog pacijenta. Dodatno će se napraviti usporedba in vivo mjerenja protoka pomoću 4D pcMRI snimanja i usporediti s često korištenim numeričkim postupkom računalnom dinamikom fluida (CFD). Dugoročni cilj ovog istraživanja je razvoj eksperimentalne platforme koja vjerno opisuje hemodinamiku intrakranijske aneurizme, a na koju će se moći ugraditi potpornica za preusmjeravanje protoka. Praćenjem promjene strujanja krvi na eksperimentalnoj platformi bit će moguće predvidjeti vjerojatnost okluzije te prilagoditi endovaskularni postupak bez opasnosti za pacijenta