פרוטוקול חישובי מבוסס הדמיית תהודה מגנטית לניתוח מורפולוגיה של פלאק והמודינמיקה בחולים עם היצרות עורק הצוואר

המחקר שלנו מעריך גורמי סיכון רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית לתסחיף פלאק ושבץ מוחי בחולים עם היצרות עורק הצוואר הפנימי. באופן ספציפי, אנו בוחנים כיצד מורפולוגיה של הפלאק והסביבה ההמודינמית שלו שונות בקרב חולים עם היצרות עורק הצוואר. בתחום חקר כלי הדם במוח, המאמצים האחרונים נועדו לזהות מנבאים של שבץ מוחי בחולי היצרות עורק הצוואר ללא תסמינים עם התמקדות ספציפית בגורמי סיכון ספציפיים למטופל, מאפייני הדמיה ופרמטרים המודינמיים, שניתן לקשר לסיכון מוגבר לשבץ מוחי.

דינמיקת נוזלים חישובית מאפשרת ניתוח לא פולשני ספציפי למטופל של זרימת הדם, והיא משמשת יותר ויותר לצד הדמיית תהודה מגנטית ו-CTA של ספירת פוטונים כדי להעריך את מבנה והרכב רובד הצוואר. הדמיית תהודה מגנטית נוכחית מוגבלת על ידי זמני סריקה ארוכים, פרשנות תמונה מורכבת ושגיאות מיקום מחדש. ומצד שני, דינמיקת נוזלים חישובית סובלת מנתונים מוגבלים ספציפיים למטופל וכוונון מודל לקוי, ובכך מפחיתה את הדיוק שלה.

הקבוצה שלנו הראתה כי חולים עם דרגות דומות של היצרות עורק הצוואר הפנימי מציגים פרופילים המודינמיים מובהקים וכי בחולים עם היצרות דו-צדדית, מידת חומרת ההיצרות משפיעה על ההמודינמיקה ומאפייני הזרימה של כל צד. וזה באמת מדגיש את האינטראקציות המוחיות וההמודינמיות המורכבות בחולים אלה. כדי להתחיל, הפעל את תוכנת CRIMSON במערכת מחשב.

ייבא נתוני תמונת DICOM ללא זיהוי עבור אנטומיה ספציפית למטופל ל-CRIMSON באמצעות לחצן הייבוא במנהל הנתונים. בעזרת חלון המידול הגיאומטריה, בחר עריכת נתיב כלי וצור עץ כלי המכיל את עורק הצוואר המשותף, עורק הצוואר החיצוני ועורק הצוואר הפנימי. התחל את קו מרכז עורק הצוואר המשותף ברמה של C5 שם התקבלה צורת הגל של זרימת ה-MRI PC.

מקם את קו המרכז הפנימי של עורק הצוואר כך שיסתיים במרחק של סנטימטר עד שני סנטימטרים מהיצרות, התואם את מיקום צורת הגל של PC MRI. לאחר מכן מקם את נקודת הקצה של קו מרכז עורק הצוואר החיצוני פרוקסימלי לענפים מסדר ראשון, התואם את מיקום רכישת צורת הגל של PC MRI. כעת השתמש בחלון הפרוסה מחדש של הכלי כדי לדמיין את קו המרכז ואת תצוגות החתך בניצב לקו המרכז לאחר הוספת לפחות שתי נקודות לאורך כל כלי.

באמצעות אותו חלון, הוסף קווי מתאר של כלי כדי לציין את גבולות דופן הכלי. הצד השמאלי של חלון הפרוסה מחדש של הכלי מציג את התמונה המקורית ואילו הצד הימני מציג את שיפוע התמונה להגדרת קווי מתאר. מקם קווי מתאר בתדירות גבוהה מספיק כדי ללכוד את עקמומיות הכלי ושינוי הגיאומטריה מבלי להתאים יתר על המידה.

לאחר הגדרת כל קווי המתאר, השתמש בכפתור הלופט בחלון הדוגמנות של קווי המתאר של כלי השיט כדי ליצור מודל מוצק תלת מימדי משולב באמצעות עלייה. לאחר מכן השתמש בחלון מיזוג הכלי כדי לבחור את אלגוריתם הפילה למיזוג מודל הכלי לגיאומטריה מוצקה אחת. פתח את חלון הגדרת הרשת והפותר ולחץ על כפתור הרשת כדי להציג אפשרויות רשת להגדרת פרמטרי רשת.

בחלון האפשרויות הכלליות, הגדר את גודל הרכיב הכללי לערך מוחלט בין 0.5 מילימטר ל- 0.75 מילימטר. לאחר מכן הגדר את סוג שכבת הגבול לצמיחה גיאומטרית, את המספר הכולל של השכבות לשלוש, את עובי השכבה הראשונה ל-0.2 מילימטר ואת עובי השכבה הכולל של מילימטר אחד. לאחר מכן החילו עידון עקמומיות כדי להוסיף רכיבי רשת שינוי באזורי עקמומיות גבוהים, כגון היצרות.

לחץ לחיצה ימנית על הרשת ולחץ על כפתור מידע הרשת כדי לסקור מדדי רשת כולל ספירת אלמנטים, יחסי גובה-רוחב והתפלגות. כדי לציין תנאי גבול, לחץ על חלון הגדרת הרשת והפתרון. בחר את סמל הגדרת הפותר ולאחר מכן הוסף ערכת תנאי גבול באמצעות סמל BC.

הצג את תנאי הגבול הזמינים כעת ב-CRIMSON. לחץ שוב על סמל BC, בחר no slip כדי ליישם קירות קשיחים שאינם ניתנים לעיוות, והחל זאת על כל הקירות באמצעות האפשרות החל על כל הקירות. לאחר מכן בחר מהירות שנקבעה.

ייבא את צורת גל הזרימה שהוגדרה קודם לכן ומפה פרופיל מהירות פרבולי לכניסת CCA. באופן דומה, ייבא את צורת הגל הפועם של ה-ECA הממפה פרופיל מהירות פרבולי לשקע ה-ECA. כעת לחץ על סמל BC, בחר RPR ואכלס דגם Windkessel בעל שלושה אלמנטים, המורכב מהתנגדות פרוקסימלית, התנגדות דיסטלית וקבל.

מפה את ה-RCR לשקע ה-ICA על סמך חישובים ספציפיים למטופל. כדי להכין פרמטרים של פותר, נווט אל חלון הרשת והפתרון, לחץ על סמל הגדרת הפותר ולאחר מכן בחר פרמטרים של פותר. הגדר את גודל הצעד ל-0.1 אלפית השנייה למשך ארבעה מחזורי לב, דורש שיוריות עד 10 בחזקת מינוס ארבע, וצפיפות הדם ל-1,060 קילוגרם למטר מעוקב.

השתמש בהגדרת פותר כדי ליצור את כל קבצי הקלט של הסימולציה, כולל נתוני הזרימה, זרימת הכניסה בכל שלב זמן, תנאי הרשת והגבול, הפנים שעליהם מוחל כל תנאי גבול, מספר שלב הזמן הראשון של הסימולציה, נתוני Windkessel של שלושה אלמנטים, לחץ ומהירות בכל נקודה ברשת, וההוראות לפותר הזרימה. הוסף את מודל Carreau-Yasuda לפותר. inp ולהוסיף לקבצי הסימולציה כדי לאפשר מידול דם כנוזל לא ניוטוני.

כעת הפעל סימולציה בחלונית היציבה של חלון הגדרת הפותר כדי להפעיל את פותר הזרימה CRIMSON Navier-Stokes. ציין את מספר המעבדים בחלון הפקודה. כאשר הפותר מתחיל לפעול, קובץ הפלט histor.

dat יודפס בשורת הפקודה ויישמר בספרייה חדשה, n-procs-case. השתמש בהנחיה של לינוקס זנב f histor. DAT כדי לצפות בקובץ בזמן אמת.

העמודה הראשונה של הקובץ תואמת לצעד הזמן. העמודה השנייה היא הזמן שחלף. העמודה השלישית היא השיורית הלא ליניארית, והעמודה הרביעית היא הערך השיורי של היומן.

נוצרה רשת באיכות גבוהה עם אלמנטים ביחס גובה-רוחב נמוך כדי לייצג במדויק את גיאומטריית ההסתעפות של עורק הצוואר. פרופיל מהירות מייצג על פני התפצלות הצוואר והיצרות ICA הודגם, והראה מהירות זרימה מקסימלית של כ-275 סנטימטרים לשנייה בשיא הסיסטולה על פני ההיצרות. מיפוי הלחץ הראה שיפוע לחץ זניח על פני ההיצרות במקרה אחד עם לחצים פרוקסימליים ודיסטליים כמעט חופפים לאורך מחזור הלב.

במקרה הפוך, הלחץ הפרוקסימלי להיצרות היה גבוה משמעותית מהלחץ הדיסטלי, וחשף ירידת לחץ בולטת. מתח גזירה של הקיר היה נמוך על פני ההסתעפות במודל הלא סטנוטי, במיוחד בדפנות החיצוניות של עורקי הצוואר הפנימיים והחיצוניים. במודל הסטנוטי, מתח גזירה גבוה של דופן התרכז בהיצרות עורק הצוואר הפנימי.

מיפוי מדד גזירה תנודתי הראה שערכי OSI הקשורים לנגע לפני הניתוח היו נמוכים יותר בהשוואה לערכים לאחר הניתוח. הדמיית התאמת HU זיהתה דימום תוך-טרפלקי באמצעות אות היפר-אינטנסיבי בהדמיה משוקללת T1 וערכים נמוכים יותר במפת T1. רובד מסוייד זוהה על ידי אות היפואינטנסיבי באופן עקבי בדם כהה, T1 משוקלל ורצפים משוקללים T2.