Come simuliamo l'EVAR prima dell'intervento?
Cos'è il Gemello Digitale dell'aorta?
A partire dalla TC preoperatoria del paziente, viene creato il gemello digitale dell'aorta per riprodurre fedelmente sia la forma che il comportamento biomeccanico dell'aorta reale. Questo avanzato modello 3D consente di simulare con precisione come l'anatomia del paziente reagisce alle sollecitazioni meccaniche, fornendo un affidabile controparte virtuale del vaso.
Per garantire l'accuratezza, PrediSurge ha condotto numerosi studi sperimentali per valutare le proprietà meccaniche dell'aorta. Uno studio rappresentativo è descritto da Duprey et al. (2016, Acta Biomaterialia), che ha analizzato il comportamento di rottura e deformazione di campioni aortici sotto carico multiasiale. Questi esperimenti forniscono dati di riferimento fondamentali per modellare la resistenza dei tessuti e le risposte all'allungamento prima della rottura.
Come simuliamo l'impianto EVAR?
Fase 1: Creazione del Gemello Digitale dell'Aorta
Il primo passaggio consiste nella creazione di un gemello digitale specifico per il paziente dell'aorta. L'aorta viene segmentata a partire da una TC preoperatoria con mezzo di contrasto, seguendo un processo simile a quello di molti altri software di dimensionamento.
Questo modello aortico viene quindi sottoposto a meshing, un processo matematico che suddivide la sua superficie in migliaia di piccoli elementi. A ogni elemento vengono assegnate le proprietà biomeccaniche della parete aortica.
Di conseguenza, il modello passa da immagine statica a entità numerica in grado di interagire con gli strumenti e di deformarsi in base alle proprie proprietà meccaniche.
Questa tecnologia, esclusiva di Predisurge, è il gemello digitale dell'aorta del paziente.
Fase 2: Replica Digitale dell'Endoprotesi
Il secondo passaggio consiste nella costruzione di una replica digitale dell'endoprotesi. Viene realizzato e sottoposto a meshing un modello dettagliato che riproduce la geometria degli stent e del tessuto.
La rigidità e il comportamento meccanico noti di entrambi i componenti vengono quindi applicati a questa replica digitale dell'endoprotesi.
Fase 3: Simulazione dell'impianto dell'endoprotesi
Infine, la terza fase simula l'impianto dell'endoprotesi all'interno del gemello digitale aortico specifico del paziente. L'utente ERI (lo specialista clinico o il chirurgo vascolare) seleziona il tipo di endoprotesi, il lato di introduzione e definisce la zona di ancoraggio prossimale rispetto a un'arteria di riferimento (ad esempio, 2 mm sotto il margine inferiore dell'arteria renale destra).
L'endoprotesi digitale viene virtualmente compressa, introdotta nel modello aortico seguendo questi parametri e quindi rilasciata. Interagisce con il gemello digitale aortico fino al raggiungimento di un equilibrio meccanico, uno stato che corrisponde a quanto tipicamente osservato nelle scansioni TC post-operatorie.
Questa simulazione EVAR può essere utilizzata in modo analogo a una scansione TC post-operatoria. In particolare, consente un'analisi dettagliata dell'apposizione dell'endoprotesi. Questo è esattamente ciò che viene eseguito automaticamente dall'Endoleak Risk Index.
In che modo la simulazione tiene conto della modalità con cui l'operatore rilascerà lo stent-graft?
La zona di ancoraggio prossimale dello stent-graft è un input definito dallo specialista clinico o dal medico come distanza da un'arteria di riferimento, solitamente il margine inferiore dell'arteria renale più bassa. Se l'operatore non è sicuro della zona di ancoraggio raggiungibile, è possibile simulare molteplici scenari di zone di ancoraggio prossimale.
Validazione della simulazione EVAR
Per validare l'accuratezza delle simulazioni EVAR, sono stati condotti studi retrospettivi su pazienti precedentemente sottoposti a EVAR. Per ogni caso, la scansione TC pre-operatoria è stata utilizzata per generare un gemello digitale dell'aorta specifico per il paziente. La procedura è stata quindi simulata virtualmente utilizzando lo stesso riferimento di endoprotesi Endurant e le identiche zone di ancoraggio impiegate durante l'intervento reale.
Le simulazioni predittive sono state valutate confrontandole con le scansioni TC post-operatorie. Nello specifico, gli anelli dello stent nelle immagini post-operatorie sono stati estratti e confrontati con i corrispondenti anelli dello stent nel gemello digitale simulato.
La loro posizione e i loro diametri sono stati confrontati per valutare l'accuratezza della simulazione, come descritto da Perrin et al. (Journal of Biomechanics, 2015) e Derycke et al. (Computer Methods and Programs in Biomedicine, 2024), fornendo un quadro solida per valutare la fedeltà del modello.
Il confronto ha dimostrato un'eccellente concordanza tra i risultati simulati e quelli reali. La posizione e l'espansione degli anelli dello stent nelle simulazioni corrispondevano strettamente a quanto osservato nelle scansioni post-operatorie dei pazienti.
In media, la differenza nel raggio dell'anello dello stent tra i dispositivi simulati e quelli reali è risultata inferiore a 1 mm, a conferma dell'accuratezza della simulazione.
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