بروتوكول حسابي قائم على التصوير بالرنين المغناطيسي لتحليل مورفولوجيا اللويحات وديناميكا الدم لدى مرضى تضيق الشريان السباتي

يقيم بحثنا عوامل الخطر ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية لانسداد البلاك والسكتة الدماغية في المرضى الذين يعانون من تضيق الشريان السباتي الداخلي. على وجه التحديد ، ننظر في كيفية اختلاف مورفولوجيا البلاك وبيئتها الديناميكية الدموية بين المرضى الذين يعانون من تضيق الشريان السباتي. في مجال أبحاث الأوعية الدموية الدماغية ، تهدف الجهود الحديثة إلى تحديد تنبؤات السكتة الدماغية في مرضى تضيق الشريان السباتي بدون أعراض مع التركيز بشكل خاص على عوامل الخطر الخاصة بالمريض ، وخصائص التصوير ، ومعلمات ديناميكا الدم ، والتي يمكن ربطها بزيادة خطر الإصابة بالسكتة الدماغية.

تتيح ديناميكيات السوائل الحسابية تحليلا غير جراحي خاص بالمريض لتدفق الدم ، ويتم استخدامه بشكل متزايد جنبا إلى جنب مع التصوير بالرنين المغناطيسي وعد الفوتون CTA لتقييم بنية البلاك السباتي وتكوينها. يقتصر التصوير بالرنين المغناطيسي الحالي على أوقات المسح الطويلة وتفسير الصور المعقدة وأخطاء إعادة التموضع. ومن ناحية أخرى ، تعاني ديناميكيات السوائل الحسابية من بيانات محدودة خاصة بالمريض وضعف ضبط النموذج ، مما يقلل من دقتها.

أثبتت مجموعتنا أن المرضى الذين يعانون من درجات مماثلة من تضيق الشريان السباتي الداخلي يظهرون ملامح ديناميكية دموية مميزة وأنه في المرضى الذين يعانون من تضيق ثنائي ، تؤثر درجة شدة التضيق على ديناميكا الدم وخصائص التدفق لكل جانب. وهذا يؤكد حقا على التفاعلات المعقدة الدماغية الوعائية وديناميكية الدم لدى هؤلاء المرضى. للبدء ، قم بتشغيل برنامج CRIMSON على نظام كمبيوتر.

قم باستيراد بيانات صورة DICOM غير المحددة للتشريح الخاص بالمريض إلى CRIMSON باستخدام زر الاستيراد في مدير البيانات. باستخدام نافذة النمذجة الهندسية ، حدد تحرير مسار الوعاء الدموي وقم بإنشاء شجرة وعاء تحتوي على الشريان السباتي المشترك والشريان السباتي الخارجي والشريان السباتي الداخلي. ابدأ الخط المركزي للشريان السباتي المشترك على مستوى C5 حيث تم الحصول على شكل موجة تدفق التصوير بالرنين المغناطيسي PC.

ضع الخط المركزي للشريان السباتي الداخلي بحيث ينتهي ببعد سنتيمتر إلى سنتيمترين من التضيق ، بما يتوافق مع موقع شكل موجة التصوير بالرنين المغناطيسي PC. ثم ضع نقطة نهاية خط مركز الشريان السباتي الخارجي بالقرب من فروع الدرجة الأولى ، مطابقة موقع الحصول على شكل موجة التصوير بالرنين المغناطيسي للكمبيوتر الشخصي. استخدم الآن نافذة إعادة تقطيع الوعاء لتصور خط الوسط ومناظر المقطع العرضي بشكل عمودي على خط الوسط بعد إضافة نقطتين على الأقل على طول كل وعاء.

باستخدام نفس النافذة ، أضف ملامح السفينة لتحديد حدود جدار السفينة. يعرض الجانب الأيسر من نافذة إعادة تقطيع الوعاء الصورة الأصلية بينما يعرض الجانب الأيمن تدرج الصورة لتحديد الخنال. ضع الخطوط بشكل متكرر بما يكفي لالتقاط انحناء الوعاء وتغيير الهندسة دون الإفراط في التركيب.

بعد تحديد جميع الخطوط ، استخدم زر الدور العلوي في نافذة نمذجة محيط السفينة لإنشاء نموذج صلب ثلاثي الأبعاد مدمج عبر القفز. ثم استخدم نافذة مزج الوعاء لتحديد خوارزمية الشرائح لمزج نموذج الوعاء في هندسة صلبة واحدة. افتح نافذة إعداد الربط والمحلل وانقر فوق زر الربط لعرض خيارات الربط لتكوين معلمات الشبكة.

في نافذة الخيارات العامة، قم بتعيين حجم العنصر العمومي إلى قيمة مطلقة بين 0.5 ملليمتر و 0.75 ملليمتر. ثم اضبط نوع الطبقة الحدودية على النمو الهندسي ، والعدد الإجمالي للطبقات إلى ثلاث ، وسمك الطبقة الأولى إلى 0.2 ملم وسماكة الطبقة الإجمالية بملليمتر واحد. ثم قم بتطبيق تحسين الانحناء لإضافة عناصر شبكية في مناطق الانحناء العالي مثل التضيق.

انقر بزر الماوس الأيمن على الشبكة وانقر على زر معلومات الشبكة لمراجعة مقاييس الشبكة بما في ذلك عدد العناصر ونسب العرض إلى الارتفاع والتوزيع. لتحديد شروط الحدود، انقر فوق نافذة إعداد الربط والمحلل. حدد أيقونة إعداد المحلل، ثم أضف مجموعة شروط حدود باستخدام أيقونة BC.

عرض شروط الحدود المتوفرة حاليا في CRIMSON. انقر فوق أيقونة BC مرة أخرى ، وحدد عدم الانزلاق لتنفيذ الجدران الصلبة وغير القابلة للتشوه ، وقم بتطبيق ذلك على جميع الجدران باستخدام خيار تطبيق على جميع الجدران. ثم حدد السرعة المحددة.

قم باستيراد شكل موجة التدفق المحدد مسبقا وتعيين ملف تعريف سرعة مكافئ إلى مدخل CCA. وبالمثل ، قم باستيراد شكل موجة التدفق النابض ECA لتعيين ملف تعريف سرعة القطع المكافئ إلى منفذ ECA. انقر الآن على أيقونة BC ، واختر RCR ، واملأ نموذج Windkessel ثلاثي العناصر ، يتكون من المقاومة القريبة والمقاومة البعيدة والمكثف.

قم بتعيين RCR إلى منفذ ICA بناء على الحسابات الخاصة بالمريض. لإعداد معلمات المحلل، انتقل إلى نافذة الربط والمحلل، وانقر على أيقونة إعداد المحلل، ثم اختر معلمات المحلل. اضبط حجم الخطوة على 0.1 مللي ثانية لأربع دورات قلبية، ويتطلب المتبقي على 10 أس سالب أربعة، وكثافة الدم على 1،060 كيلوغرام لكل متر مكعب.

استخدم إعداد المحلل لإنشاء جميع ملفات إدخال المحاكاة ، بما في ذلك بيانات التدفق ، وتدفق المدخل في كل خطوة زمنية ، وظروف الشبكة والحدود ، والوجه الذي يتم تطبيق كل شرط حدودي عليه ، ورقم الخطوة الزمنية الأولى للمحاكاة ، وبيانات Windkessel ذات العناصر الثلاثة ، والضغط والسرعة في كل نقطة في الشبكة ، وتعليمات حل التدفق. أضف نموذج Carreau-Yasuda إلى المحلل. INP وإضافته إلى ملفات المحاكاة للسماح بنمذجة الدم كسائل غير نيوتني.

الآن قم بتشغيل المحاكاة في الجزء الثابت من نافذة إعداد المحلل لتشغيل محلل تدفق CRIMSON Navier-Stokes. حدد عدد المعالجات في نافذة الأوامر. عندما يبدأ المحلل في التشغيل، يكون مؤرد ملف الإخراج.

ستتم طباعة DAT في سطر الأوامر وحفظها في دليل جديد ، n-procs-case. استخدم موجه Linux tail f histor. DAT لمراقبة الملف في الوقت الفعلي.

يتوافق العمود الأول من الملف مع الخطوة الزمنية. العمود الثاني هو الوقت المنقضي. العمود الثالث هو المتبقي غير الخطي ، والعمود الرابع هو القيمة المتبقية للسواريت.

تم إنشاء شبكة عالية الجودة مع عناصر نسبة عرض إلى ارتفاع منخفضة لتمثيل هندسة تشعب الشريان السباتي بدقة. تمت محاكاة ملف تعريف السرعة التمثيلي عبر تشعب الشريان السباتي وتضيق ICA ، مما يدل على سرعة تدفق قصوى تبلغ حوالي 275 سم في الثانية عند ذروة الانقباض عبر التضيق. أظهر رسم خرائط الضغط تدرجا ضئيلا للضغط عبر التضيق في حالة واحدة مع تداخل الضغوط القريبة والبعيدة تقريبا طوال الدورة القلبية.

في حالة متناقضة ، كان الضغط القريب من التضيق أعلى بكثير من الضغط البعيد ، مما كشف عن انخفاض بارز في الضغط. كان إجهاد القص الجداري منخفضا عبر التشعب في النموذج غير الضيق ، خاصة في الجدران الخارجية للشرايين السباتية الداخلية والخارجية. في النموذج الضيق ، تركز إجهاد القص العالي للجدار عند تضيق الشريان السباتي الداخلي.

أظهر رسم خرائط مؤشر القص التذبذبي أن قيم OSI المرتبطة بالآفة قبل الجراحة كانت أقل مقارنة بقيم ما بعد الجراحة. حدد تصوير مطابقة HU النزيف داخل البلاك من خلال إشارة شديدة الكثافة في التصوير المرجح T1 وخفض القيم على خريطة T1. تم تحديد البلاك المتكلس من خلال إشارة منخفضة الكثافة باستمرار على الدم الداكن ، وT1 المرجح ، و T2 التسلسلات المرجحة.