Prädiktive numerische Simulationen des Einsatzes von Doppel-Branch-Stentgrafts bei einem Aortenbogenaneurysma

Zielsetzung

Die vollständige endovaskuläre Versorgung des Aortenbogens ist eine vielversprechende Option für Patienten, die für eine offene Operation nicht infrage kommen.

Maßgefertigte verzweigte Stentgrafts, wie das Terumo Aortic RelayBranch-System, erfordern jedoch eine komplexe präoperative Planung, und die präzise Platzierung ist in der stark gekrümmten Anatomie des Aortenbogens äußerst anspruchsvoll.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines computergestützten Werkzeugs zur Vorhersage des Stentgraft-Einsatzes in diesen hochkomplexen Situationen, um Klinikern bei der Planung und Durchführung sicherere Eingriffe zu ermöglichen.

Methoden

Wir entwickelten ein patientenspezifisches Finite-Elemente-Modell auf Basis des präoperativen CT-Scans eines 74-jährigen Mannes, der aufgrund eines 58 mm großen Aortenbogenaneurysmas mit einem Doppel-Branch-System behandelt wurde.

Mithilfe einer virtuellen Shell-Methode (Morphing) simulierten wir den vollständigen Einsatz des Haupt-Stentgrafts und seiner zwei Bridging-Stents, einschließlich eines am Einführsystem beobachteten Torsionseffekts.

Wir verglichen die simulierten Stentpositionen mit dem postoperativen CT-Scan und führten eine Sensitivitätsanalyse durch, um den Einfluss der Aortenwandsteifigkeit und der Reibungskoeffizienten zu bewerten.

Ergebnisse

Eine vollständige Einsatzsimulation wurde erfolgreich durchgeführt und zeigte eine sehr gute Übereinstimmung mit dem postoperativen Scan – einschließlich der präzisen Reproduktion der Gerätetorsion bei einer 135°-Rotation.

Die relativen Durchmesser-, Quer- und Längsabweichungen betrugen 3,2 ± 4,0 %, 2,6 ± 2,9 mm bzw. 5,2 ± 3,5 mm.

Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass die Ergebnisse nur geringfügig von der Aortenwandsteifigkeit beeinflusst wurden, während die proximale Reibung für eine realistische Apposition und die Vermeidung künstlicher „Bird-Beak“-Effekte wichtig war.

Schlussfolgerung

Diese Arbeit ist unseres Wissens nach der erste Bericht über die Simulation des Einsatzes komplexer verzweigter Stentgrafts in der anspruchsvollen Anatomie des Aortenbogens mittels Finite-Elemente-Analyse.

Sie zeigt, dass patientenspezifische Simulationen das Verhalten von Medizinprodukten – einschließlich torsionsbedingter Komplikationen – präzise vorhersagen können. Zudem verdeutlicht sie das Potenzial computergestützter Modellierung, Ärzte bei der Planung schnellerer, zuverlässigerer und sichererer Eingriffe am Aortenbogen zu unterstützen, vorbehaltlich einer Validierung an größeren Patientengruppen.