振作起来:个人数字化身显著改善主动脉手术效果

By Ansys Advantage Staff

每年，成千上万的人死于主动脉瘤——由主动脉(将血液从心脏输送到血管系统的大动脉)的弱点引起的气球样的凸起。如果动脉瘤未被发现，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切除动脉瘤进行干预。然而，修复手术也有风险。如果外科医生使用传统的开放手术方法，多达12%的患者可能无法在手术中存活。

血管内动脉瘤修复术(EVAR)是一种较新的微创技术，其死亡率较低。在这个过程中，外科医生在腹股沟上做一个小切口，通过这个切口插入支架，并将其向上穿线，直到到达动脉瘤。在那里，它被放置在最佳位置，以加强受损组织的切片。

EVAR手术的最大挑战是外科医生盲目操作，没有详细了解每个患者独特的血管几何形状。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。由于计算机断层扫描(CT)等成像工具只能显示二维图像，外科医生对患者血管系统的三维情况知之甚少。

模拟提供了一个清晰的，特定于患者的视图

Jean-Philippe Verhoye教授是使用个体患者血管系统的生物医学模拟来告知手术并产生更好结果的全球领先倡导者。

Verhoye教授是法国雷恩大学医院心脏和血管胸外科的负责人。他也是法国胸外科、心脏和血管外科学会的主席，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院的前秘书。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。”由于没有两个病人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:“模拟允许创造一种特定人体的数字孪生或化身。”“我们可以在不给病人带来任何风险的情况下，研究个人数字化身，完善我们的手术技术。”

从新兴概念到日常实践

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模型的使用Ansys LS-DYNA在EVAR程序之前。他指出:“我们有一个专门的研究团队，负责进行网格划分和建模，他们与手术团队密切合作。”由此产生的模型不仅反映了血管的整体几何形状，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，确保可用的数据，包括CT和MRI(磁共振成像)扫描，输入软件，自动生成几何正确，精细网格模型。”“Ansys还帮助我们开发了一些专业知识，比如了解植入支架时会发生什么样的组织变形。”

Verhoye教授和他的团队每年在100多例成功的EVAR手术中使用ansys建模方法。“从最初的想法到实际应用，我们花了很多年的时间，”他说，“但今天，手术前建模是雷恩医院主动脉瘤患者的常规程序。”

针对患者的建模为Verhoye教授的团队提供了三种不同的能力。他说:“首先，模拟可以让我们在不打开胸腔的情况下，准确地看到病人身体的内部。”“这本身就是革命性的。但它也使我们能够自信地预测结果，然后在个案的基础上就手术的挑战进行沟通。我们做手术时都对手术结果有共同的预期。这是无价的。”

Verhoye教授继续说道:“我们也被赋予了自由来组建一个真正理解我们作为外科医生所面临的挑战的模拟团队。”“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生活，饮食和睡眠一起克服这一挑战。”我们现在说同一种语言。我们同样致力于应用现有的最佳技术来改善患者的治疗效果和挽救生命。这才是真正的生物医学创新。”