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- Hyhlik-Dürr, A., et al.
(författare)
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Finite-Elemente-Analyse abdomineller Aortenaneurysmen : Erste Ergebnisse der Intra- und Interobserver Validierung
- 2010
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Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Hintergrund: Die Therapie des abdominellen Aortenaneurysmas (AAA) ist indiziert, wenn das Rupturrisiko das Risiko der elektiven Operation übersteigt. Die Abschätzung des individuellen Rupturrisikos gilt als Basis der Indikationsstellung zur offenen oder endovaskulären Chirurgie. Bisher wird der Durchmesser des AAA als maßgeblicher Risikofaktor für die Ruptur herangezogen. Für eine sensitivere Indikationsstellung sollten jedoch andere morphologische oder biomechanische Faktoren wie die Volumenveränderung im Verlauf und/oder die Wandspannung im Aneurysma untersucht werden. Ziel dieser Studie ist die Analyse der Reproduzierbarkeit der Durchmesserbestimmung sowie der Volumen- und Wandspannungsberechnung anhand eines geometrischen Modells, basierend auf der Finite Elemente Methode. Methode: Computertomographische Daten von vier gesunden und zehn Patienten mit infrarenalen abdominellen Aneurysmen werden von drei unabhängigen Untersuchern analysiert. Die abdominelle Aorta wird semiautomatisch von Computertomographie-Angiographie (CTA) Bilddaten segmentiert, wobei zwei und drei-dimensionale aktive Konturmodelle, wie sie aus der Bildverarbeitung bekannt sind, zum Einsatz kommen. Der maximale Durchmesser (cernterline-basiert) sowie das aortale Volumen werden aus den rekonstruierten dreidimensionalen Modellen berechnet. Zusätzlich werden nicht-lineare Finite Elemente Modelle verwendet, um die mechanische Spannung in der Aortenwand zwischen der Aortenbifurkation und den Nierenarterien zu bestimmen. Zu diesen Zweck wird der mittlere arterielle Druck als Belastung angenommen und nicht-lineare isotrope Materialmodelle erfassen die mechanischen Eigenschaften der Aortenwand und des Thrombusgewebes. Die Intra- und Interobserver Variabilität der fünf Messungen des maximalen Durchmessers, des Volumens und der maximalen Wandspannung wurden durch die Berechnung des Variationskoeffizienten (CV=SD*100/Arithmethisches Mittel in %) ausgedrückt. Die methodische Variation berechnet sich aus der Abweichung des Duchmessers (mm), des Volumens (ml) und der maximalen Wandspannung (kPA) zwischen den drei Untersuchern. Ergebnisse: Die Reproduzierbarkeit gesunder Gefäßen lag bei einem Durchmesser zwischen 16.1mm und 16.6mm zwischen CV=2,5% und CV=4,9%. Das aortale Volumen lag zwischen 14ml und 15ml, die Reproduzierbarkeit bei den gesunden Gefäßen streute zwischen CV=5.8% und CV=11.5%. Die maximale Wandspannung variierte zwischen 53 kPA and 55 kPa, der CV% lag hierbei zwischen 3 und 13. Die Interobserver Variabilität lag < 10% für den Durchmesser, die Volumenbestimmung und die Bestimmung der maximale Wandspannung. Der maximale Durchmesser der Aorta bei 3 Patienten mit infrarenalem Aneurysma wurde mit durchschnittlich 58.9mm, 54.6mm und 71.2mm berechnet (Stand bei Abstracteinreichung). Der Variationskoeffizient zeigte dabei eine hohe Übereinstimmung mit Werten unter 5%. Das Volumen der Aneurysmen schwankte zwischen 130 ml und 300 ml (CV<10%), die berechnete Wandspannung lag zwischen 172 kPA und 296 kPA (CV<10%). Die Variabilität zwischen den drei Untersuchern betrug 0,7-6,0 mm für den Durchmesser, 11-28 ml für das Volumen und 4-27 kPA für die maximale Wandspannung. Zusammenfassung: Sowohl an gesunden als auch an degenerativ veränderten Gefäßen ergibt die Reproduzierbarkeit des Aortendurchmessers und des aortalen Volumens basierend auf dem dreidimensionalen rekonstruierten Modellen eine hohe Übereinstimmung. Die berechnete Wandspannung basierend auf den Finiten Elemente Modellen zeigt einen geringen Grad an Variabilität sowohl zwischen verschiedenen Untersuchern als auch bei wiederholter Messung. Daher könnten die Volumenbestimmung und die Analyse der Wandspannung zusätzliche Größen bei der Bestimmung des individuellen Rupturrisikos bei Patienten mit Aortenaneurysmen darstellen, um eine präzisere Indikationsstellung zu ermöglichen.
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