Name: Un protocollo computazionale basato sulla risonanza magnetica per lanalisi della morfologia e dellemodinamica della placca in pazienti con stenosi dellarteria carotidea (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-08-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: Scopri l'analisi computazionale della morfologia e dell'emodinamica della placca in pazienti con stenosi dell'arteria carotidea utilizzando il software CRIMSON e la fluidodinamica computazionale. Questo metodo migliora la valutazione del rischio di ictus.

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<table><tbody><tr><td>CREMISI</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Software online open source</td></tr><tr><td>Horos</td><td>Horos</td><td>N/A</td><td>Software online open source</td></tr><tr><td>MATLAB versione 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 online open source</td></tr><tr><td>Scanner MRI Siemens 3T VIDA</td><td>Siemens Healthineers</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

un protocollo computazionale basato sulla risonanza magnetica per l'analisi della morfologia e dell'emodinamica della placca in pazienti con stenosi dell'arteria carotidea

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

L'utilizzo di questo flusso di lavoro CFD basato sulla risonanza magnetica e abbinato alla risonanza magnetica qMatch consente l'identificazione dei carichi emodinamici attraverso la stenosi ICA e i componenti specifici della placca. Per prima cosa iniziamo assicurandoci di avere una mesh di alta qualità per consentire una rappresentazione accurata delle caratteristiche di flusso nelle aree critiche. Una mesh finale dovrebbe contenere un numero adeguato di elementi mesh con proporzioni basse (Figura 1A). Una mesh grossolana con proporzioni elevate porterà probabilmente a risultati di simulazione imprecisi. Procediamo quindi con la specificazione delle nostre condizioni al contorno (Figura 1B). Dopo aver completato con successo la simulazione e l'appropriata messa a punto delle condizioni al contorno, è possibile raccogliere l'emodinamica non invasiva e specifica per il paziente.
Metriche emodinamiche specifiche che possono essere misurate, inclusi, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, velocità, flusso, pressione (inclusi rapporti di pressione e gradienti di pressione), WSS e OSI. La Figura 2 mostra un profilo di velocità rappresentativo attraverso la biforcazione carotidea e la stenosi ICA. La visualizzazione del profilo di velocità massima durante il ciclo cardiaco può fungere da surrogato per una forma d'onda di velocità derivata da DUS. Pertanto, sia la PSV che la velocità telediastolica (EDV) possono essere approssimate. La Figura 3 mostra due esempi rappresentativi della pressione (mmHg) attraverso la biforcazione carotidea e la stenosi ICA. Un gradiente di pressione può essere misurato raccogliendo le forme d'onda di pressione prossimali e distali alla stenosi.
Nella Figura 3A, c'è una differenza minima o nulla nella pressione prossimale a (linea rossa) e distale a (linea blu) della stenosi. Tuttavia, nella Figura 3B, c'è una grande differenza di pressione prossimale a (linea rossa) e distale a (linea blu) della stenosi. La Figura 4 mostra due esempi rappresentativi di WSS (Pa) mappato attraverso la biforcazione carotidea e la stenosi ICA. Nella Figura 4A, c'è un WSS basso attraverso la stenosi, mentre nella Figura 4B c'è un WSS grande attraverso la stenosi. La Figura 5 mostra un confronto tra le OSI mappate attraverso la biforcazione carotidea prima (Figura 5A: pre-operatoria) e dopo (Figura 5B: post-operatoria) CEA. Le mappe post-operatorie raffigurano aree con OSI più elevato rispetto a quelle pre-operatorie.
Dopo un'appropriata post-elaborazione delle immagini qMatch, verrà generato un set di dati con sei set di DICOM, tra cui sequenze di sangue scuro, pesate in T1, ponderate in T2, MRA, qMatch T1 Map e qMatch T2 Map. Utilizzando questi set di dati, è possibile visualizzare e quantificare i componenti della placca, tra cui calcio, IPH, LRNC e spessore e/o rottura del cappello fibroso (utilizzando le sequenze della mappa T1 e della mappa T2). La tabella 1 illustra le caratteristiche generali di ciascun componente della placca sui set di dati qMatch. La Figura 6 mostra un set di dati qMatch rappresentativo di un paziente con IPH. Il contorno dell'ICA è raffigurato con una linea bianca continua, mentre il lume del flusso è raffigurato con la linea bianca tratteggiata e la placca è raffigurata con la linea gialla tratteggiata. Caratteristiche dell'IPH (linea rossa continua) dimostrate dal segnale iperintenso nell'immagine pesata in T1 e dalla misurazione T1 ridotta nella mappa T1. La Figura 7 mostra un set di dati qMatch rappresentativo di un paziente con placca fortemente calcificata. Il contorno dell'ICA è raffigurato con una linea bianca continua, mentre il lume del flusso è raffigurato con la linea bianca tratteggiata. Porzione calcificata della placca (linea arancione tratteggiata) dimostrata da segnale ipo-intenso nel sangue scuro, immagini pesate in T1 e pesate in T2.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig1.jpg"> 
Figura 1: Panoramica del metodo di modellazione fluidodinamica computazionale. (A) Creazione di geometrie e meshing specifici per il paziente e (B) specifica delle condizioni al contorno. (A) I dati delle immagini DICOM non identificate da CTA vengono importati in CRIMSON e viene determinata l'anatomia di interesse (inclusi CCA, ICA ed ECA). I punti della linea centrale sono posizionati lungo la lunghezza di ciascun vaso all'interno dell'anatomia di interesse. I contorni della parete del recipiente vengono specificati aggiungendo i contorni. I rami del recipiente vengono loftati, quindi combinati con un'operazione di raccordo. Il modello geometrico finale viene quindi discretizzato in una mesh, costituita da più elementi tetraedrici con affinamento locale della mesh a livello della stenosi. (B) Un Windkevessel a 3 elementi è prescritto all'uscita ICA per consentire variazioni di pressione e velocità. La PC-MRI 2D cardio-dipendente si ottiene a livello del CCA a C5 (cerchio rosso ed ellisse) e al di sopra della biforcazione carotidea all'ECA prossimale (cerchio arancione ed ellisse) e all'ICA medio distale alla lesione (cerchio blu ed ellisse) per misurare le forme d'onda volumetriche del flusso sanguigno. Una forma d'onda di flusso è prescritta all'ingresso CCA e all'uscita ECA. Abbreviazioni: CTA = angiografia con tomografia computerizzata; CCA = arteria carotide comune; ICA = arteria carotide interna; ECA = arteria carotide esterna; PC = Contrasto di fase. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig2.jpg"> 
Figura 2: Informazioni sulla velocità dal flusso di lavoro CFD. A destra) Velocità (cm/s) mappata su un modello di biforcazione carotidea comprendente CCA, ECA e ICA con una stenosi grave nella vista anteriore. A sinistra) È possibile visualizzare la velocità massima nel tempo per un ciclo cardiaco, fungendo da surrogato per l'ecografia duplex. Abbreviazioni: CCA = arteria carotide comune; ECA = arteria carotide esterna; ICA = arteria carotide interna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig3.jpg"> 
Figura 3: Esempio rappresentativo di pressione (mmHg) mappata attraverso la biforcazione carotidea per due casi nella vista anteriore. La pressione è mappata su modelli geometrici di CCA, ECA e ICA. (A) Caso con differenza minima o nulla nella pressione prossimale a (linea rossa, forma d'onda della pressione rossa) e distale alla stenosi ICA (linea blu, forma d'onda della pressione blu). (B) Caso con grande differenza di pressione prossimale a (linea rossa, forma d'onda della pressione rossa) e distale a (linea blu, forma d'onda della pressione blu) alla stenosi ICA. Abbreviazioni: CCA = arteria carotide comune; ECA = arteria carotide esterna; ICA = arteria carotide interna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig4.jpg"> 
Figura 4: Esempio rappresentativo di sforzo di taglio della parete (Pa) mappato attraverso la biforcazione carotidea per due casi nella vista anteriore. WSS è mappato su modelli geometrici di CCA, ECA e ICA. (A) Caso con WSS basso in tutta la stenosi ICA. (B) Caso con WSS di grandi dimensioni attraverso la stenosi ICA. Abbreviazioni: WSS = sforzo di taglio a parete; CCA = arteria carotide comune; ECA = arteria carotide esterna; ICA = arteria carotide interna. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> 
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig5.jpg"> 
Figura 5: Confronto dell'indice di taglio oscillatorio prima (preoperatorio) e dopo (postoperatorio) l'endoarteriectomia carotidea, comprese le viste anteriori e posteriori. L'OSI è mappato su modelli geometrici di CCA, ECA e ICA. La lesione e la lesione riparata (segmenti in cui vengono confrontati gli OSI) sono evidenziate. Le mappe post-operatorie raffigurano aree con OSI più elevato rispetto a quelle pre-operatorie. Abbreviazioni: OSI = indice di taglio oscillatorio; CCA = arteria carotide comune; ECA = arteria carotide esterna; ICA = arteria carotide interna; CEA = endoarteriectomia carotidea. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> 
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig6.jpg"> 
Figura 6: Un set di dati qMatch rappresentativo di un paziente con emorragia intraplacca .(A) Sangue scuro, (B) Sequenze ponderate in T1, (C) Ponderate in T2, (D) MRA, (E) qMatch T1 Map e (F) qMatch T2 Map. Il contorno dell'ICA è raffigurato con una linea bianca continua, mentre il lume del flusso è raffigurato con la linea bianca tratteggiata e la placca è raffigurata con la linea gialla tratteggiata. Caratteristiche dell'IPH (linea rossa continua) dimostrate dal segnale iperintenso nell'immagine pesata in T1 e dalla misurazione T1 ridotta nella mappa T1. Abbreviazioni: IPH = emorragia intraplacca. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig7.jpg"> 
Figura 7: Un set di dati qMatch rappresentativo di un paziente con placca calcificata. (A) Sangue scuro, (B) Sequenze pesate in T1, (C) pesate in T2, (D) MRA, (E) qMatch T1 Map e (F) qMatch T2 Map. Il contorno dell'ICA è raffigurato con una linea bianca continua, mentre il lume del flusso è raffigurato con la linea bianca tratteggiata. Porzione calcificata della placca (linea arancione tratteggiata) dimostrata da segnale ipo-intenso nel sangue scuro, immagini pesate in T1 e pesate in T2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Componente della placca</td>
			<td>MRA</td>
			<td>Sangue Oscuro</td>
			<td>T1w</td>
			<td>T2w</td>
			<td>Mappa T1</td>
			<td>Mappa T2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPH</td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcio</td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LRNC</td>
			<td>=</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cappuccio fibroso</td>
			<td>-/=</td>
			<td></td>
			<td>-/=</td>
			<td>-</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
			<td>Utilizzato per la quantificazione</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 1: Caratteristiche dei componenti della placca sui set di dati qMatch. Abbreviazioni: MRA = Angiografia a risonanza magnetica; T1w = T1 ponderato; T2w = T2 ponderato; IPH = emorragia intraplacca; LRNC = nucleo necrotico ricco di lipidi; + = iper-intenso; - = ipo-intenso; (=) iso-intenso.

Un protocollo computazionale basato sulla risonanza magnetica per l'analisi della morfologia e dell'emodinamica della placca in pazienti con stenosi dell'arteria carotidea

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

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