Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tương tác chất lỏng-cấu trúc của một trường hợp phình động mạch chủ bụng cá nhân hóa được điều trị bằng stent-graft nội mạch
Tóm tắt
Phình động mạch chủ bụng (AAA) là những phình mạch cục bộ của động mạch chủ bụng dưới thận. Nếu không được điều trị, chúng có thể vỡ và dẫn đến tử vong. Một hình thức điều trị là việc chèn một stent-graft một cách xâm lấn tối thiểu vào các phình mạch. Mặc dù đây là phương pháp điều trị hiệu quả nhưng đôi khi phình mạch vẫn có thể tiếp tục nở ra và điều này có thể dẫn đến nguy cơ vỡ phình mạch sau phẫu thuật. Tương tác chất lỏng-cấu trúc (FSI) là công cụ đặc biệt hữu ích để nghiên cứu cơ học của phình mạch vì cả ứng suất của thành mạch và lực tác động của chất lỏng đều có thể được kiểm tra. Các mô hình trước phẫu thuật, sau phẫu thuật và theo dõi đã được tái tạo từ các lần quét CT của một bệnh nhân duy nhất và các mô phỏng FSI đã được thực hiện trên mỗi mô hình. Phương pháp FSI liên quan đến việc ghép nối Abaqus và Fluent thông qua một phần mềm bên thứ ba – MpCCI. Ứng suất thành mạch của phình mạch và độ co giãn đã được điều tra cùng với lực cản tác động lên stent-graft. Ứng suất thành mạch của phình mạch đã giảm từ 0.38 MPa trước phẫu thuật xuống còn 0.03 MPa sau khi chèn stent-graft. Ứng suất cao hơn được quan sát thấy ở cổ phình mạch và các nhánh chậu sau phẫu thuật. Độ co giãn của phình mạch cũng đã giảm sau phẫu thuật. Lực cản trục đỉnh sau phẫu thuật được tìm thấy là 4.85 N. Điều này tăng lên 6.37 N trong mô hình theo dõi. Trong một trường hợp cụ thể của bệnh nhân, ứng suất thành mạch phình mạch đã giảm 92%. Sự giảm này trong ứng suất thành mạch có thể dẫn đến việc thu nhỏ phình mạch theo thời gian. Do đó, các mẫu ứng suất sau phẫu thuật có thể giúp xác định khả năng thu nhỏ của phình mạch sau khi thực hiện EVAR. Sự tái cấu trúc phình mạch sau phẫu thuật có thể dẫn đến lực cản tăng cao hơn.
Từ khóa
#phình động mạch chủ bụng #tương tác chất lỏng-cấu trúc #stent-graft nội mạch #cơ học phình mạch #ứng suất thành mạchTài liệu tham khảo
Newman AB, Arnold AM, Burke GL, O'Leary DH, Manolio TA: Cardiovascular disease and mortality in older adults with small abdominal aortic aneurysms detected by ultrasonography. Ann Intern Med 2001, 134: 182–190.
Kaminemi R, Heuser RR: Abdominal aortic aneurysm: A review of endoluminal treatment. J Intervent Cardiol 2004, 17: 437–445. 10.1111/j.1540-8183.2004.04087.x
Corbett TJ, Callanan A, Morris LG, Doyle BJ, Grace PA, Kavanagh EG, McGloughlin TM: A review of the in vivo and in vitro biomechanical behaviour and performance of postoperative abdominal aortic aneurysms and implanted stent-grafts. J Endovasc Ther 2008, 15: 468–484. 10.1583/08-2370.1
Kougias P, Bismuth J, Huynh TT, Lin PH: Symptomatic aneurysm rupture without bleeding secondary to endotension 4 years after endovascular repair of an abdominal aortic aneurysm. J Endovasc Ther 2008, 15: 702–705. 10.1583/08-2391.1
Mennander A, Pimenoff G, Heikinnen M, Partio T, Zeitlin R, Salenius J: Nonoperative approach to endotension. J Vasc Surg 2005, 42: 194–198. 10.1016/j.jvs.2005.02.050
Fillinger MF, Raghavan ML, Marra SP, Cronenwett JL, Kennedy FE: In vivo analysis of mechanical wall stress and abdominal aortic aneurysm rupture risk. J Vasc Surg 2002, 36: 589–597. 10.1067/mva.2002.125478
Doyle BJ, Callanan A, Burke PE, Grace PA, Walsh MT, Vorp DA, McGloughlin TM: Vessel asymmetry as an additional diagnostic tool in the assessment of abdominal aortic aneurysms. J Vasc Surg 2008, 49: 443–454. 10.1016/j.jvs.2008.08.064
Morris L, Delassus P, Grace P, Wallis F, Walsh M, McGloughlin T: Effects of flat, parabolic and realistic steady flow inlet profiles on idealised and realistic stent graft fits through Abdominal Aortic Aneurysms (AAA). Med Eng Phys 2006, 28: 19–26. 10.1016/j.medengphy.2005.04.012
Howell BA, Kim T, Cheer A, Dwyer H, Saloner D, Chuter TAM: Computational fluid dynamics within bifurcated abdominal aortic stent-grafts. J Endovasc Ther 2007, 14: 138–143. 10.1583/1545-1550(2007)14[138:CFDWBA]2.0.CO;2
Morris LG, Delassus P, Walsh M, McGloughlin TM: A mathematical model to predict the in vivo pulsatile drag forces acting on bifurcated stent grafts in endovascular treatment of abdominal aortic aneurysms (AAA). J Biomech 2004, 37: 1087–1095. 10.1016/j.jbiomech.2003.11.014
Li Z, Kleinstreuer C: Analysis of biomechanical factors affecting stent-graft migration in an abdominal aortic aneurysm. J Biomech 2006, 39: 2264–2274. 10.1016/j.jbiomech.2005.07.010
Leung JH, Wright AR, Cheshire N, Crane J, Thom SA, Hughes AD, Xu Y: Fluid structure interaction of patient-specific abdominal aortic aneurysms: a comparison with solid stress models. Biomed Eng Online 2006, 5: 33. 10.1186/1475-925X-5-33
Wolters BJBM, Rutten MCM, Schurink GWH, Kose U, de Hart J, Vosse FN: A patient-specific computational model of fluid-structure interaction in abdominal aortic aneurysm. Med Eng & Phys 2005, 27: 871–883.
Di Martino ES, Guadagni G, Fumero A, Ballerini G, Spirito R, Bigliolo P, Redaelli A: A Fluid-structure interaction within realistic three-dimensional models of the aneurysmatic aorta as a guidance to assess the risk of rupture to aneurysm. Med Eng Phys 2001, 23: 647–655. 10.1016/S1350-4533(01)00093-5
Scotti CM, Shkolnik AD, Muluk SC, Finol EA: Fluid-structure interaction in abdominal aortic aneurysms: Effects of asymmetry and wall thickness. Biomed Eng Online 2005, 4: 64. 10.1186/1475-925X-4-64
Molony DS, Callanan A, Morris LG, Doyle BJ, Walsh MT, McGloughlin TM: Geometrical enhancements for abdominal aortic stent-grafts. J Endovasc Ther 2008, 15: 518–529. 10.1583/08-2388.1
Di Martino ES, Bohra AB, Scotti C, Finol E, Vorp DA: Wall stresses before and after endovascular repair of abdominal aortic aneurysms. Proceedings of IMECE 2004, 35: 325–326.
Li Z, Kleinstreuer C: Blood flow and structure interactions in a stented abdominal aortic aneurysm. Med Eng Phys 2005, 27: 369–382. 10.1016/j.medengphy.2004.12.003
Li Z, Kleinstreuer C: Computational analysis of type II endoleaks in a stented abdominal aortic aneurysm. J Biomech 2006, 39: 2573–2582. 10.1016/j.jbiomech.2005.09.002
Li Z, Kleinstreuer C: Effects of major endoleaks on a stented abdominal aortic aneurysm model. J Biomech Eng 2006, 128: 59–68. 10.1115/1.2132376
Harter LP, Gross BH, Callen PW, Barth RA: Ultrasonic evaluation of abdominal aortic thrombus. J Ultrasound Med 1982, 1: 315–318.
Doyle BJ, Callanan A, McGloughlin TM: A comparison of modelling techniques for computing wall stresses in abdominal aortic aneurysms. Biomed Eng Online 2007, 6: 38. 10.1186/1475-925X-6-38
Vierendeels JD, Lanoye L, Degroote J, Verdonck P: Implicit coupling of partitioned fluid-structure interaction problems with reduce order models. Comput Struct 2007, 85: 970–976. 10.1016/j.compstruc.2006.11.006
Fraunhofer SCAI: MpCCI Documentation. Sankt Augustin, Germany; 2008.
Raghavan ML, Vorp DA: Toward a biomechanical tool to evaluate rupture potential of abdominal aortic aneurysm: Identification of a finite strain constitutive model and evaluation of its applicability. J Biomech 2000, 33: 475–482. 10.1016/S0021-9290(99)00201-8
Wang DH, Makaroun M, Webster MW, Vorp DA: Mechanical properties and microstructure of intraluminal thrombus from abdominal aortic aneurysm. J Biomech Eng 2001, 123: 536–539. 10.1115/1.1411971
Li Z, Kleinstreuer C: Fluid-structure interaction effects on sac-blood pressure and wall stress in a stented abdominal aortic aneurysm. J Biomech Eng 2005, 127: 662–671. 10.1115/1.1934040
Geest JP, Schmidt DE, Sacks MS, Vorp DA: The effects of anisotropy on the stress analyses of patient-specific abdominal aortic aneurysms. Ann Biomed Eng 2008, 36: 921–932. 10.1007/s10439-008-9490-3
Mills C, Gabe I, Gault J, Mason D, Ross J: Pressure-flow relationships and vascular impedance in man. Cardiovasc Res 1970, 4: 405–417. 10.1093/cvr/4.4.405
Vorp DA, Mandarino WA, Webster MW, Gorcsan J: Potential influence of intraluminal thrombus on abdominal aortic aneurysm as assessed by a new non-invasive method. Cardiovasc Surg 1996, 4: 732–739. 10.1016/S0967-2109(96)00008-7
Malina M, Länne T, Ivancev K, Lindbald B, Brunkwall J: Reduced pulsatile wall motion of abdominal aortic aneurysms after endovascular repair. J Vasc Surg 1998, 27: 624–631. 10.1016/S0741-5214(98)70226-5
Soberon AB, de Garcia MM, Moll GG, Vigil BR, Krauel MA, Alvarez-Sala Walter R: Follow-up of aneurysm neck diameter after endovascular repair of abdominal aortic aneurysms. Ann Vasc Surg 2008, 22: 559–603. 10.1016/j.avsg.2008.01.009
Helderman F, Manoch IJ, Breeuwer M, Kose U, Schouten O, van Sambeek MRM, Poldermans D, Pattynama PTM, Wisselink W, Steen AFW, Krams R: A numerical model to predict abdominal aortic aneurysm expansion based on local wall stress and stiffness. Med Biol Eng Comput 2008, 46: 1121–1127. 10.1007/s11517-008-0358-3
White RA, Donayre CE, Walot I, Woody J, Kim N, Kopchok GE: Computed tomography assessment of abdominal aortic aneurysm morphology after endograft exclusion. J Vasc Surg 2001, 33: S1–10. 10.1067/mva.2001.111680
Giannakoulas G, Giannoglou G, Soulis J, Farmakis T, Papadopoulou S, Parcharidis G, Louridas G: A computational model to predict aortic wall stresses in patients with systolic arterial hypertension. Med Hypotheses 2005, 65: 1191–1195. 10.1016/j.mehy.2005.06.017
Resch T, Malina M, Linbald B, Malina J, Brunkwall J, Ivancev K: The impact of stent design on proximal stent-graft fixation in the abdominal aorta: an experimental study. Eur J Vasc Endovasc Surg 2000, 20: 190–195. 10.1053/ejvs.1999.0991
Veerapen R, Dorandeu A, Serre I, Berthet J, Marty-Ane CH, Mary H, Alric P: Improvement in proximal aortic endograft fixation: An experimental study using different stent-grafts in human cadaveric aortas. J Endovasc Ther 2003, 10: 1101–1109. 10.1583/1545-1550(2003)010<1101:IIPAEF>2.0.CO;2
Basciano CA, Kleinstreuer C: Invariant-based anisotropic constitutive models of the healthy and aneurismal abdominal aortic wall. J Biomech Eng 2009, 131: 021009. 10.1115/1.3005341
Speelman L, Bohra A, Bosboom EMH, Schurink GWH, Vosse FN, Makaroun MS, Vorp DA: Effects of wall calcification in patient-specific abdominal aortic aneurysms. J Biomech Eng 2007, 129: 1–5. 10.1115/1.2401189