Оптическая когерентная томография На основе биомеханического анализа взаимодействия жидкости и структуры коронарного атеросклероза прогрессирования

Harry J. Carpenter; Mergen H. Ghayesh; Anthony C. Zander; Juanita L. Ottaway; Giuseppe Di Giovanni; Stephen J. Nicholls; Peter J. Psaltis

doi:10.3791/62933

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Оптическая когерентная томография На основе биомеханического анализа взаимодействия жидкости и структуры коронарного атеросклероза прогрессирования

4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/62933

⸱

15 января 2022 г.

Harry J. Carpenter¹ , Mergen H. Ghayesh¹ , Anthony C. Zander¹ , Juanita L. Ottaway² , Giuseppe Di Giovanni³ , Stephen J. Nicholls⁴ , Peter J. Psaltis³^,⁵^,⁶

¹School of Mechanical Engineering, University of Adelaide, ²South Australian Health and Medical Research Institute (SAHMRI), ³Vascular Research Centre, Lifelong Health Theme, South Australian Health and Medical Research Institute (SAHMRI), ⁴Monash Cardiovascular Research Centre, ⁵Adelaide Medical School, University of Adelaide, ⁶Department of Cardiology, Central Adelaide Local Health Network

В этой статье

Краткое содержание

Необходимо определить, какие атеросклеротические поражения будут прогрессировать в коронарной сосудистой системе, чтобы направлять вмешательство до того, как произойдет инфаркт миокарда. В этой статье описывается биомеханическое моделирование артерий с помощью оптической когерентной томографии с использованием методов взаимодействия жидкости и структуры в коммерческом решателе конечных элементов, чтобы помочь предсказать эту прогрессию.

Аннотация

В этой статье мы представляем полный рабочий процесс биомеханического анализа атеросклеротической бляшки в коронарной сосудистой системе. Поскольку атеросклероз является одной из ведущих причин глобальной смертности, заболеваемости и экономического бремени, необходимы новые способы анализа и прогнозирования его прогрессирования. Одним из таких вычислительных методов является использование взаимодействия жидкости и структуры (FSI) для анализа взаимодействия между кровотоком и доменами артерий / бляшек. В сочетании с визуализацией in vivo этот подход может быть адаптирован к каждому пациенту, помогая различать стабильные и нестабильные бляшки. Мы описываем процесс трехмерной реконструкции с использованием внутрисосудистой оптической когерентной томографии (OCT) и инвазивной коронарной ангиографии (ICA). Извлечение граничных условий для моделирования, включая репликацию трехмерного движения артерии, обсуждается до того, как установка и анализ проводятся в коммерческом решателе конечных элементов. Описана процедура описания высоконелинейных гиперупругих свойств стенки артерии и пульсирующей скорости/давления крови, а также настройка системной связи между двумя доменами. Мы демонстрируем процедуру, анализируя невиновную, слегка стенотическую, богатую липидами бляшку у пациента после инфаркта миокарда. Известные и возникающие маркеры, связанные с прогрессированием атеросклеротических бляшек, такие как напряжение сдвига стенки и местная нормализованная спиральность, соответственно, обсуждаются и связаны со структурной реакцией в стенке артерии и бляшке. Наконец, мы переводим результаты в потенциальную клиническую значимость, обсуждаем ограничения и намечаем области для дальнейшего развития. Метод, описанный в этой статье, показывает перспективность для помощи в определении участков, подверженных риску атеросклеротического прогрессирования, и, следовательно, может помочь в управлении значительной смертностью, заболеваемостью и экономическим бременем атеросклероза.

Введение

Ишемическая болезнь сердца (ИБС) является наиболее распространенным типом сердечных заболеваний и одной из ведущих причин смерти и экономического бремени во всем мире¹^,². В Соединенных Штатах примерно одна из каждых восьми смертей приписывается^{CAD 3,}^4,в то время как большинство глобальных смертей от ИБС в настоящее время наблюдаются в странах с низким и средним уровнем дохода^5. Атеросклероз является преобладающим фактором этих смертей, с разрывом бляшек или эрозией, приводящей к окклюзии коронарной артерии и острому инфаркту мио....