振作起来:个人数字头像显著提高主动脉手术效果

由Ansys Advantage Staff提供

每年，成千上万的人死于主动脉瘤——由主动脉弱点引起的气球状凸起，主动脉是将血液从心脏输送到血管系统的大动脉。如果动脉瘤没有被发现，主动脉最终会撕裂或破裂，导致无法控制的内出血。

当动脉瘤在破裂前被发现时，胸外科医生可以通过修复主动脉和消除动脉瘤进行干预。然而，修复手术也有风险。如果外科医生使用传统的开放式手术方法，高达12%的患者可能无法存活。

一种更新的微创技术，血管内动脉瘤修复术(EVAR)的死亡率要低得多。在这个过程中，外科医生在腹股沟做一个小切口，通过这个切口插入一个支架，然后向上穿线，直到到达动脉瘤。在那里，它被放置在最佳位置，以加强受损组织的部分。

EVAR手术最大的挑战是外科医生盲目手术，没有详细了解每个患者独特的血管几何结构。虽然成像工具有助于指导支架的插入和放置，但该过程的特点是实时发现和适应。外科医生对病人的三维血管系统知之甚少，因为像计算机断层扫描(CT)这样的成像工具只能显示二维图像。

模拟提供了一个清晰的、患者特定的视图

Jean-Philippe Verhoye教授是全球领先的使用生物医学模拟个体患者血管系统的倡导者，为手术提供信息并产生更好的结果。

Verhoye教授是法国雷恩大学医院心脏和血管胸外科主任。他还是法国胸外科、心脏和血管外科学会的总统会员，以及欧洲胸外科、心脏和血管外科学会的成员，以及法国心脏外科学会的前秘书。他发表了190篇关于心脏和血管外科主题的文章和两本书。

Verhoye教授说:“通过使用常规可用的图像，如CT扫描和其他临床数据来生成血管系统的3D虚拟模型，外科医生可以使用实际患者的特定几何形状提前‘练习’他们的EVAR程序。”“由于没有两个患者的身体或血管系统是相同的，外科医生可以根据个人情况优化支架的穿线和定位过程。

Verhoye教授解释说:“模拟技术可以创造出一种特定人体的数字双胞胎或化身。”“我们可以研究个人数字化身，完善我们的手术技术，而不会给患者带来任何风险。”

从新概念到日常实践

七年多来，Verhoye教授在雷恩大学医院的心脏和胸外科团队一直在完善患者建模的使用Ansys LS-DYNA在EVAR手术之前。“我们有一个专门的研究团队来进行网格划分和建模，他们与手术团队密切合作，”他指出。所得到的模型不仅反映了整个血管的几何形状，而且还反映了主动脉和脊髓之间的距离——一个关键的边界条件——以及动脉壁的性质。

Verhoye教授继续说道:“Ansys与我们合作，确保包括CT和MRI(磁共振成像)扫描在内的可用数据输入软件，自动生成几何正确的精细网格模型。”Ansys还帮助我们开发了一些专业知识，例如了解植入支架时发生的组织变形类型。”

Verhoye教授和他的团队每年在100多例成功的EVAR手术中使用ansys支持的建模方法。“从最初的想法到实际应用，我们花了数年时间，”他说，“但今天，在雷恩医院，术前建模是动脉瘤患者的常规手术。”

针对患者的建模为Verhoye教授的团队提供了三个不同的功能。他说:“首先，模拟使我们能够准确地可视化患者的身体内部，而无需打开胸腔。”“这本身就是革命性的。但它也使我们能够自信地预测结果，然后就逐个病例的手术挑战进行沟通。我们带着对手术结果的共同预期进入手术。这是无价的。”

Verhoye教授继续说:“我们也被赋予了组建一个模拟团队的自由，这个团队真正理解我们作为外科医生的挑战。”“临床医生和工程师之间经常存在脱节，但我们已经能够通过一起生活、一起吃饭、一起睡觉来克服这一挑战。我们现在说的是同一种语言。我们同样致力于应用现有的最佳技术来改善患者的结果和挽救生命。这才是真正的生物医学创新。”