Objective: To describe geometric models of carotid artery bifurcation and computer modeling of carotid endarterectomy (CEA) with patches of various configurations.
Material and methods: The method was demonstrated on a reconstructed model of intact vessel based on preoperative CT of the affected vessel in a certain patient. Blood flow is modeled by computational fluid dynamics using Doppler ultrasound data. Risk factors were assessed considering hemodynamic parameters of vascular wall associated with WSS.
Results: We studied hemodynamic results of 10 virtual CEA with patches of various shapes on the example of a reconstructed intact artery in a particular patient. Patch implantation is aimed at prevention of carotid artery narrowing since simple suture without a patch can reduce circumference of the artery by 4-5 mm. This result adversely affects blood flow. On the other hand, too wide a patch creates aneurysm-like deformation of internal carotid artery bulb. It is not optimal due to a large recirculation zone. It was found that patch width approximately equal to 3 mm ensures an optimal hemodynamic result. Deviations from this median value, both upward and downward, impair hemodynamics while the absence of a patch results the worst result.
Conclusion: The proposed computer modeling technique is able to provide a personalized patch selection for CEA with low risk of restenosis in long-term follow-up period.
Цель исследования: Описание метода построения геометрических моделей бифуркации сонной артерии и компьютерного моделирования операций каротидной эндартерэктомии (КЭА) с заплатами различной конфигурации.
Материал и методы: Метод продемонстрирован на реконструированной модели здорового сосуда, основанной на предоперационном компьютерном томографическом исследовании пораженного сосуда конкретного пациента. Кровоток в сосуде моделировали методом вычислительной гидродинамики с использованием данных ультразвуковой доплеровской велосиметрии пациента. Факторы риска оценивали по гемодинамическим показателям на стенке сосуда, связанным с WSS.
Результаты: В работе с помощью предложенного метода исследованы гемодинамические результаты 10 виртуальных операций КЭА с заплатами различной формы на примере реконструированной здоровой артерии конкретного пациента. Смысл имплантации заплаты состоит в том, чтобы в результате операции просвет сосуда не был сужен, поскольку закрытие разреза без заплаты может уменьшить длину окружности просвета сосуда на 4—5 мм, что неблагоприятно сказывается на кровотоке. С другой стороны, слишком широкая заплата создает аневризмоморфную деформацию устья внутренней сонной артерии, что не является оптимальным ввиду формирования большой зоны рециркуляции. В рассматриваемом случае установлено, что ширина имплантированной заплаты, приблизительно равная 3 мм, обеспечивает оптимальный гемодинамический результат. Отклонения от этого медианного значения как в большую, так и в меньшую сторону ухудшают гемодинамику, а отсутствие заплаты дает наихудший из рассмотренных результатов.
Заключение: Предложенная методика компьютерного моделирования способна обеспечить персонифицированный подбор заплаты для классической КЭА с низким риском развития рестеноза в отдаленном периоде наблюдения.
Keywords: carotid endarterectomy; carotid endarterectomy with patch reair; computer modeling; patch.