Name: Un protocolo computacional basado en imágenes de resonancia magnética para el análisis de la morfología y hemodinámica de la placa en pacientes con estenosis de la arteria carótida (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-08-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: Aprende a analizar la morfología y hemodinámica de placa carotídea mediante dinámica de fluidos computacional con software CRIMSON. Este método permite evaluar factores de riesgo fisiológicos para ictus de forma no invasiva.

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<table><tbody><tr><td>CARMESÍ</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Software en línea de código abierto</td></tr><tr><td>Horos</td><td>Horos</td><td>N/A</td><td>Software en línea de código abierto</td></tr><tr><td>MATLAB versión 14</td><td>Mathworks</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Paraview</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Software en línea de código abierto</td></tr><tr><td>Escáner de resonancia magnética Siemens 3T VIDA&nbsp;</td><td>Siemens Healthineers</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

un protocolo computacional basado en imágenes de resonancia magnética para el análisis de la morfología y hemodinámica de la placa en pacientes con estenosis de la arteria carótida

A Magnetic Resonance Imaging-based Computational Protocol for Analysis of Plaque Morphology and Hemodynamics in Patients with Carotid Artery Stenosis

El uso de este flujo de trabajo CFD informado por resonancia magnética junto con qMatch MRI permite la identificación de las cargas hemodinámicas a través de la estenosis ICA y los componentes específicos de la placa. Primero comenzamos asegurándonos de tener una malla de alta calidad para permitir una representación precisa de las características de flujo en áreas críticas. Una malla final debe contener un número adecuado de elementos de malla con relaciones de aspecto bajas (Figura 1A). Una malla gruesa con relaciones de aspecto altas probablemente conducirá a resultados de simulación inexactos. Luego avanzamos con la especificación de nuestras condiciones de contorno (Figura 1B). Después de completar con éxito la simulación y el ajuste adecuado de las condiciones límite, se puede recopilar hemodinámica no invasiva y específica del paciente.
Métricas hemodinámicas específicas que se pueden medir, que incluyen, entre otras, velocidad, flujo, presión (incluidas las relaciones de presión y los gradientes de presión), WSS y OSI. La Figura 2 muestra un perfil de velocidad representativo a través de la bifurcación carotídea y la estenosis ICA. La visualización del perfil de velocidad máxima a lo largo del ciclo cardíaco puede servir como sustituto de una forma de onda de velocidad derivada de DUS. Por lo tanto, se pueden aproximar tanto la PSV como la velocidad diastólica final (EDV). La Figura 3 muestra dos ejemplos representativos de la presión (mmHg) a través de la bifurcación carotídea y la estenosis de ACI. Un gradiente de presión se puede medir recogiendo formas de onda de presión proximales y distales a la estenosis.
En la Figura 3A, hay una diferencia mínima o nula en la presión proximal (línea roja) y distal a (línea azul) de la estenosis. Sin embargo, en la Figura 3B, hay una gran diferencia en la presión proximal (línea roja) y distal a (línea azul) de la estenosis. La Figura 4 muestra dos ejemplos representativos del WSS (Pa) mapeados a través de la bifurcación carotídea y la estenosis ICA. En la Figura 4A, hay un WSS bajo a través de la estenosis, mientras que en la Figura 4B, hay un WSS grande a través de la estenosis. La Figura 5 muestra una comparación de OSI mapeada a través de la bifurcación carotídea antes (Figura 5A: preoperatorio) y después (Figura 5B: postoperatorio) CEA. Los mapas postoperatorios muestran áreas de mayor OSI en comparación con las preoperatorias.
Después del posprocesamiento adecuado de las imágenes de qMatch, se generará un conjunto de datos con seis conjuntos de DICOM, incluidas las secuencias de sangre oscura, ponderadas en T1, ponderadas en T2, MRA, qMatch T1 Map y qMatch T2 Map. Con estos conjuntos de datos, se pueden visualizar y cuantificar los componentes de la placa, incluidos el calcio, la IPH, el LRNC y el grosor y/o la ruptura de la capa fibrosa (utilizando las secuencias del mapa T1 y T2). La Tabla 1 muestra las características generales de cada componente de la placa en los conjuntos de datos de qMatch. La Figura 6 muestra un conjunto de datos representativo de qMatch de un paciente con IPH. El contorno del ICA se representa con una línea blanca continua, mientras que la luz del flujo se representa con la línea blanca discontinua y la placa se representa con la línea amarilla discontinua. Características de IPH (línea roja continua) demostradas por una señal hiperintensa en la imagen ponderada en T1 y una medición de T1 reducida en el mapa T1. La Figura 7 muestra un conjunto de datos representativo de qMatch de un paciente con placa muy calcificada. El contorno del ICA se representa con una línea blanca continua, mientras que el lumen de flujo se representa con una línea blanca discontinua. Porción calcificada de la placa (línea naranja discontinua) demostrada por señal hipointensa en la sangre oscura, imágenes ponderadas en T1 y T2.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig1.jpg"> 
Figura 1: Descripción general del método de modelado de dinámica de fluidos computacional. (A) Creación de geometría y mallado específicos del paciente, así como (B) especificación de condiciones de contorno. (A) Los datos de imágenes DICOM no identificados de CTA se importan a CRIMSON y se determina la anatomía de interés (incluidos CCA, ICA y ECA). Los puntos de la línea central se colocan a lo largo de cada vaso dentro de la anatomía de interés. Los límites de la pared del recipiente se especifican agregando contornos. Las ramas de los vasos se elevan y luego se combinan con una operación de filete. Luego, el modelo geométrico final se discretiza en una malla, que consta de múltiples elementos tetraédricos con refinamiento de malla local a nivel de la estenosis. (B) Se prescribe un Windkessel de 3 elementos a la salida ICA para permitir variaciones en la presión y la velocidad. La resonancia magnética por PC con compuerta cardíaca 2D se obtiene a nivel de la CCA en C5 (círculo rojo y elipse) y por encima de la bifurcación carotídea en la ECA proximal (círculo naranja y elipse) y la ICA media distal a la lesión (círculo azul y elipse) para medir las formas de onda del flujo sanguíneo volumétrico. Se prescribe una forma de onda de flujo a la entrada CCA y la salida ECA. Abreviaturas: CTA = angiografía por tomografía computarizada; CCA = arteria carótida común; ICA = arteria carótida interna; ECA = arteria carótida externa; PC = Contraste de fase. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig2.jpg"> 
Figura 2: Información de velocidad del flujo de trabajo de CFD. Derecha) Velocidad (cm/s) mapeada a un modelo de una bifurcación carotídea que incluye la CCA, la ECA y la ICA con una estenosis severa en la vista anterior. Izquierda) Se puede visualizar la velocidad máxima a lo largo del tiempo para un ciclo cardíaco, lo que sirve como sustituto de la ecografía dúplex. Abreviaturas: CCA = arteria carótida común; ECA = arteria carótida externa; ICA = arteria carótida interna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig3.jpg"> 
Figura 3: Ejemplo representativo de presión (mmHg) mapeado a través de la bifurcación carotídea para dos casos en la vista anterior. La presión se asigna a los modelos geométricos de CCA, ECA e ICA. (A) Caso con diferencia mínima o nula en la presión proximal (línea roja, forma de onda de presión roja) y distal a (línea azul, forma de onda de presión azul) la estenosis ICA. (B) Caso con gran diferencia de presión proximal a (línea roja, forma de onda de presión roja) y distal a (línea azul, forma de onda de presión azul) a la estenosis ICA. Abreviaturas: CCA = arteria carótida común; ECA = arteria carótida externa; ICA = arteria carótida interna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig4.jpg"> 
Figura 4: Ejemplo representativo de esfuerzo cortante de pared (Pa) mapeado a través de la bifurcación carotídea para dos casos en la vista anterior. WSS se asigna a modelos geométricos de CCA, ECA e ICA. (A) Caso con bajo WSS en la estenosis ICA. (B) Caso con gran WSS a través de la estenosis ICA. Abreviaturas: WSS = esfuerzo cortante de pared; CCA = arteria carótida común; ECA = arteria carótida externa; ICA = arteria carótida interna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig5.jpg"> 
Figura 5: Comparación del índice de cizallamiento oscilatorio antes (preoperatorio) y después (postoperatorio) de la endarterectomía carotídea, incluidas las vistas anterior y posterior. OSI se asigna a modelos geométricos de CCA, ECA e ICA. Se resaltan la lesión y la lesión reparada (segmentos donde se comparan los OSI). Los mapas postoperatorios muestran áreas de mayor OSI en comparación con las preoperatorias. Abreviaturas: OSI = índice de cizallamiento oscilatorio; CCA = arteria carótida común; ECA = arteria carótida externa; ICA = arteria carótida interna; CEA = endarterectomía carotídea. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig5large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig6.jpg"> 
Figura 6: Un conjunto de datos representativo de qMatch de un paciente con hemorragia intraplaca. (A) Sangre oscura, (B) T1 ponderado, (C) T2, (D) MRA, (E) qMatch T1 Map y (F) qMatch T2 Map secuencias. El contorno del ICA se representa con una línea blanca continua, mientras que la luz del flujo se representa con la línea blanca discontinua y la placa se representa con la línea amarilla discontinua. Características de IPH (línea roja continua) demostradas por una señal hiperintensa en la imagen ponderada en T1 y una medición de T1 reducida en el mapa T1. Abreviaturas: IPH = hemorragia intraplaca. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig7.jpg"> 
Figura 7: Un conjunto de datos representativo de qMatch de un paciente con placa calcificada. (A) Sangre oscura, (B) T1 ponderada, (C) T2, (D) ARM, (E) qMatch T1 Map y (F) qMatch T2 Map secuencias. El contorno del ICA se representa con una línea blanca continua, mientras que el lumen de flujo se representa con una línea blanca discontinua. Porción calcificada de la placa (línea naranja discontinua) demostrada por señal hipointensa en la sangre oscura, imágenes ponderadas en T1 y T2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig7large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Componente de placa</td>
			<td>MRA</td>
			<td>Sangre oscura</td>
			<td>T1w</td>
			<td>T2w</td>
			<td>Mapa T1</td>
			<td>Mapa T2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPH</td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcio</td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LRNC</td>
			<td>=</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tapa fibrosa</td>
			<td>-/=</td>
			<td></td>
			<td>-/=</td>
			<td>-</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
			<td>Utilizado para la cuantificación</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabla 1: Características de los componentes de la placa en los conjuntos de datos de qMatch. Abreviaturas: ARM = Angiografía por resonancia magnética; T1w = T1 ponderado; T2w = ponderado T2; IPH = hemorragia intraplaca; LRNC = núcleo necrótico rico en lípidos; + = hiperintenso; - = hipointenso; (=) iso-intenso.

Un protocolo computacional basado en imágenes de resonancia magnética para el análisis de la morfología y hemodinámica de la placa en pacientes con estenosis de la arteria carótida

Current assessment and management of internal carotid artery (ICA) stenosis is based on the estimation of percentage stenosis via duplex ultrasound (DUS) ...

a-magnetic-resonance-imaging-based-computational-protocol-for

Research

Investigación

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Bioengineering

Bioingeniería

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