Vom Crashtest zur Operation: Verbesserung des Stentgraft-Designs durch numerische Simulation

Hintergrund

Die numerische Simulation ist ein computergestütztes mathematisches Verfahren zur Vorhersage mechanischer Wechselwirkungen zwischen zwei Körpern. Sie ist seit Jahren in der Automobil- und Luftfahrtindustrie etabliert. Heute ist es zudem möglich, mittels numerischer Simulation das Verhalten von Stentgrafts in patientenspezifischen Aortenmodellen vorherzusagen und maßgeschneiderte, komplexe Prothesen zu planen.

Zielsetzung

Das aktuelle Planungsverfahren für eine fenestrierte endovaskuläre Versorgung bei komplexen Aortenaneurysmen ist ein zeit-, personal- und materialintensiver Prozess, der Wochen bis Monate in Anspruch nimmt.

Die Dimensionierung der Prothese und die Positionierung der Fenestrierungen müssen so präzise wie möglich sein, um intraoperative Komplikationen zu vermeiden und einen erfolgreichen Ausschluss des Aneurysmas zu gewährleisten.

Eine präzise Vorhersage der Entfaltung und Ausrichtung der Prothese innerhalb der Aorta des Patienten ist derzeit nur mit physischen Modellen möglich.

Methoden

Die numerische Simulation mittels Finite-Elemente-Analyse ermöglicht diese Vorhersage. Die mechanischen Eigenschaften des Stentgrafts und der Arterienwand werden in das digitale Modell integriert, wodurch die Entfaltung der Prothese simuliert und in einem drehbaren, dreidimensionalen Modell grafisch dargestellt werden kann. So lassen sich die idealen Größen des Stentgrafts sowie die Positionen der Fenestrierungen verifizieren.

Ergebnisse

Die Ergebnisse einer prospektiven Multizenterstudie zeigen, dass die Planung fenestrierter Prothesen mittels numerischer Simulation im Vergleich zum herkömmlichen Planungsprozess präzise und zeitsparend ist. Darüber hinaus wurde eine benutzerfreundliche Online-Plattform entwickelt, die es dem behandelnden Arzt ermöglicht, innerhalb von 24 Stunden eine komplexe, maßgeschneiderte Prothesenplanung zu erhalten und zu validieren.