• 05/11/2012

Simulaties helpen ontwikkeling aneurysma te voorspellen

Dankzij nieuwe computermodellen voor de bloedstroming in de buurt van een cerebraal aneurysma, een verwijding van een bloedvat in de hersenen, zijn alle details te berekenen.

Trefwoorden: #3D, #aneurysma, #simulaties, #voorspellen

Lees verder

nieuws

ENGINEERINGNET -- Daarmee ontstaan krachtige nieuwe mogelijkheden om het eventueel verder verzwakken en zelfs scheuren van de vaatwand te voorspellen en om beter te kunnen ingrijpen. Julia Mikhal is hierop gepromoveerd aan de Nederlandse Universiteit Twente.

Een aneurysma in de hersenen komt bij zo’n zes procent van de bevolking voor: het is een verwijd bloedvat, dat in de tijd zodanig kan verslechteren dat de vaatwand scheurt en een bloeding ontstaat.

Uitvalsverschijnselen en heftige hoofdpijn zijn het gevolg; de bloeding kan ook levensbedreigend zijn. De modellen die Julia Mikhal heeft ontwikkeld, kunnen helpen bij de complexe medische besluitvorming rond de behandeling van de patiënt.

Zij gebruikt de informatie uit de hersenscans in combinatie met modellen uit de vloeistofdynamica om de stroming en krachten in het betroffen deel van de hersenen te voorspellen.


Op de figuur: Driedimensionale reconstructie van een deel van een bloedvat in de hersenen waarop een sterk ontwikkeld aneurysma te zien is. De geometrie van de vaatwand is verkregen door 3DRA (Rotational Angiography) data te bewerken. De bloedstroming loopt van relatief hoge druk links, aangegeven met een rode kleur, naar een gebied met lagere druk rechts, aangegeven met de blauwe kleur. Een drietal stroomlijnen karakteriseert de complexe doorstroming in en nabij het aneurysma. Door gebruik te maken van parallelle rekenmethoden kan een betrouwbare voorspelling in enkele uren worden berekend.

De zogenaamde immersed boundary methode, waarmee de vloeistofstroom en de krachten op de vaatwand worden berekend, stelt haar in staat, niet alleen generieke modelberekeningen uit te voeren, maar ook de specifieke situatie van een individuele patiënt tot in detail in kaart te brengen als functie van ruimte en tijd.

Berekening van de stroming geeft inzicht in de delen van de vaatwand die meer of minder risico lopen voor verdere verslechtering: belangrijk voor de voorspelling van de verdere ontwikkeling van het aneurysma.

Uit de berekeningen blijkt onder meer dat er sterke fluctuaties in het stromingsgedrag ontstaan bij een toenemende omvang van het aneurysma. Deze fluctuaties zijn naar alle waarschijnlijkheid een betrouwbare maat voor het gaandeweg stijgende risiconiveau.

Op basis van het werk van Julia Mikhal kan het traject van het verzamelen van medische data van een patiënt tot en met een vloeistofmechanische analyse van de stromingen en krachten worden geautomatiseerd. Dit levert voorspellingen op met een betrouwbare foutmarge , die de besluitvorming van medisch specialisten helpt.

Snelheid, betrouwbaarheid en een goede afweging van alternatieven zijn daar cruciaal om erger te voorkomen.

Julia Mikhal heeft haar onderzoek uitgevoerd in de groep Multiscale Modeling and Simulation, geleid door prof.dr.ir. Bernard Geurts.

De groep is verbonden aan het MIRA Instituut voor Biomedische Technologie en Technische Geneeskunde, en aan het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie, beide onderzoeksinstituten van de Universiteit Twente.


(GL) (foto's UTwente)