Skip to main content
Erschienen in: Gefässchirurgie 7/2019

13.09.2019 | Bauchaortenaneurysma | Leitthema

Der digitale Zwilling in der endovaskulären Versorgung

verfasst von: A. Hemmler, C. Reeps, B. Lutz, Prof. Dr.-Ing. M. W. Gee

Erschienen in: Gefässchirurgie | Ausgabe 7/2019

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Hintergrund

Die endovaskuläre Behandlung (EVAR) von abdominalen Aortenaneurysmen (AAA) erfordert einen komplexen und bisher stark erfahrungsbasierten präoperativen Planungsprozess z. B. hinsichtlich Stentgrafttypenauswahl und -oversizing, der an die individuellen patientenspezifischen Gegebenheiten angepasst sein muss.

Fragestellung

In der vorliegenden Arbeit soll untersucht werden, ob die Verwendung eines virtuellen digitalen Zwillings potenziell hilfreich sein kann, den erfahrungsbasierten Planungsprozess zu objektivieren und zu optimieren, um damit das methodenassoziierte Komplikationsrisiko zu senken.

Methoden

Basierend auf präoperativen patientenspezifischen Daten werden wirklichkeitsgetreue AAA sowie wirklichkeitsgetreue Stentgraft-Simulationsmodelle gängiger kommerzieller Stentgrafts erzeugt. Anschließend wird eine virtuelle endovaskuläre AAA-Reparatur zur Vorhersage der postoperativen Konfiguration von Stentgraft und AAA verwendet. Unterschiedliche Anwendungsbeispiele dieser Prozesskette sollen den potenziellen Nutzen eines digitalen Zwillings in der endovaskulären Therapie aufzeigen.

Ergebnisse

Die potenzielle Anwendbarkeit und der Nutzen eines digitalen Zwillings zur Optimierung der präoperativen Stentgraftauswahl und Größenbestimmung sowie zur prädiktiven Einschätzung der Komplikationswahrscheinlichkeit basierend auf mechanischen und geometrischen Kenngrößen konnten exemplarisch demonstriert und validiert werden.

Schlussfolgerungen

Die gute Vorhersagegüte macht den digitalen Zwilling zu einem vielversprechenden Planungswerkzeug in der präoperativen Planungsphase der endovaskulären AAA-Versorgung mit denkbar vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Auricchio F, Conti M, Marconi S et al (2013) Patient-specific aortic endografting simulation: From diagnosis to prediction. Comput Biol Med 43:386–394CrossRefPubMed Auricchio F, Conti M, Marconi S et al (2013) Patient-specific aortic endografting simulation: From diagnosis to prediction. Comput Biol Med 43:386–394CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Corbett TJ, Callanan A, Morris LG et al (2008) A review of the in vivo and in vitro biomechanical behavior and performance of postoperative abdominal aortic aneurysms and implanted stent-grafts. J Endovasc Ther 15:468–484CrossRefPubMed Corbett TJ, Callanan A, Morris LG et al (2008) A review of the in vivo and in vitro biomechanical behavior and performance of postoperative abdominal aortic aneurysms and implanted stent-grafts. J Endovasc Ther 15:468–484CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Demanget N, Duprey A, Badel P et al (2013) Finite element analysis of the mechanical performances of 8 marketed aortic stent-grafts. J Endovasc Ther 20:523–535CrossRefPubMed Demanget N, Duprey A, Badel P et al (2013) Finite element analysis of the mechanical performances of 8 marketed aortic stent-grafts. J Endovasc Ther 20:523–535CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Derycke L, Perrin D, Cochennec F et al (2019) Predictive numerical simulations of double branch stent-graft deployment in an aortic arch aneurysm. Ann Biomed Eng 47(4):1051–1062CrossRefPubMed Derycke L, Perrin D, Cochennec F et al (2019) Predictive numerical simulations of double branch stent-graft deployment in an aortic arch aneurysm. Ann Biomed Eng 47(4):1051–1062CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat El Saddik A (2018) Digital twins: the convergence of multimedia technologies. IEEE Multimed 25:87–92CrossRef El Saddik A (2018) Digital twins: the convergence of multimedia technologies. IEEE Multimed 25:87–92CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Figueroa CA, Taylor CA, Yeh V et al (2009) Effect of curvature on displacement forces acting on aortic endografts: a 3-dimensional computational analysis. J Endovasc Ther 16:284–294CrossRefPubMedPubMedCentral Figueroa CA, Taylor CA, Yeh V et al (2009) Effect of curvature on displacement forces acting on aortic endografts: a 3-dimensional computational analysis. J Endovasc Ther 16:284–294CrossRefPubMedPubMedCentral
7.
Zurück zum Zitat Hemmler A, Lutz B, Kalender G et al (2019) Patient-specific in silico endovascular repair of abdominal aortic aneurysms: application and validation. Biomech Model Mechanobiol 18:983–1004CrossRefPubMed Hemmler A, Lutz B, Kalender G et al (2019) Patient-specific in silico endovascular repair of abdominal aortic aneurysms: application and validation. Biomech Model Mechanobiol 18:983–1004CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Hemmler A, Lutz B, Reeps C et al (2018) A methodology for in silico endovascular repair of abdominal aortic aneurysms. Biomech Model Mechanobiol 17:1139–1164CrossRef Hemmler A, Lutz B, Reeps C et al (2018) A methodology for in silico endovascular repair of abdominal aortic aneurysms. Biomech Model Mechanobiol 17:1139–1164CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Kühnl A, Erk A, Trenner M et al (2017) Incidence, treatment and mortality in patients with abdominal aortic aneurysms: an analysis of hospital discharge data from 2005–2014. Dtsch Ärztebl Int 114:729–736PubMedPubMedCentral Kühnl A, Erk A, Trenner M et al (2017) Incidence, treatment and mortality in patients with abdominal aortic aneurysms: an analysis of hospital discharge data from 2005–2014. Dtsch Ärztebl Int 114:729–736PubMedPubMedCentral
11.
Zurück zum Zitat Maier A, Gee MW, Reeps C et al (2010) A comparison of diameter, wall stress, and rupture potential index for abdominal aortic aneurysm rupture risk prediction. Ann Biomed Eng 38:3124–3134CrossRefPubMed Maier A, Gee MW, Reeps C et al (2010) A comparison of diameter, wall stress, and rupture potential index for abdominal aortic aneurysm rupture risk prediction. Ann Biomed Eng 38:3124–3134CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Perrin D, Badel P, Orgéas L et al (2015) Patient-specific numerical simulation of stent-graft deployment: Validation on three clinical cases. J Biomech 48:1868–1875CrossRefPubMed Perrin D, Badel P, Orgéas L et al (2015) Patient-specific numerical simulation of stent-graft deployment: Validation on three clinical cases. J Biomech 48:1868–1875CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Perrin D, Badel P, Orgeas L et al (2016) Patient-specific simulation of endovascular repair surgery with tortuous aneurysms requiring flexible stent-grafts. J Mech Behav Biomed Mater 63:86–99CrossRefPubMed Perrin D, Badel P, Orgeas L et al (2016) Patient-specific simulation of endovascular repair surgery with tortuous aneurysms requiring flexible stent-grafts. J Mech Behav Biomed Mater 63:86–99CrossRefPubMed
14.
Zurück zum Zitat Perrin D, Demanget N, Badel P et al (2015) Deployment of stent grafts in curved aneurysmal arteries: toward a predictive numerical tool. Int J Numer Methods Biomed Eng 31:e2698CrossRef Perrin D, Demanget N, Badel P et al (2015) Deployment of stent grafts in curved aneurysmal arteries: toward a predictive numerical tool. Int J Numer Methods Biomed Eng 31:e2698CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Polzer S, Gasser TC (2015) Biomechanical rupture risk assessment of abdominal aortic aneurysms based on a novel probabilistic rupture risk index. J R Soc Interface 12:20150852CrossRefPubMedPubMedCentral Polzer S, Gasser TC (2015) Biomechanical rupture risk assessment of abdominal aortic aneurysms based on a novel probabilistic rupture risk index. J R Soc Interface 12:20150852CrossRefPubMedPubMedCentral
16.
Zurück zum Zitat Roy D, Lerouge S, Inaekyan K et al (2016) Experimental validation of more realistic computer models for stent-graft repair of abdominal aortic aneurysms, including pre-load assessment. Int J Numer Methods Biomed Eng 32:e2769CrossRef Roy D, Lerouge S, Inaekyan K et al (2016) Experimental validation of more realistic computer models for stent-graft repair of abdominal aortic aneurysms, including pre-load assessment. Int J Numer Methods Biomed Eng 32:e2769CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Schanzer A, Greenberg RK, Hevelone N et al (2011) Predictors of abdominal aortic aneurysm sac enlargement after endovascular repair. Circulation 123:2848–2855CrossRefPubMed Schanzer A, Greenberg RK, Hevelone N et al (2011) Predictors of abdominal aortic aneurysm sac enlargement after endovascular repair. Circulation 123:2848–2855CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Der digitale Zwilling in der endovaskulären Versorgung
verfasst von
A. Hemmler
C. Reeps
B. Lutz
Prof. Dr.-Ing. M. W. Gee
Publikationsdatum
13.09.2019
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Gefässchirurgie / Ausgabe 7/2019
Print ISSN: 0948-7034
Elektronische ISSN: 1434-3932
DOI
https://doi.org/10.1007/s00772-019-00569-4

Weitere Artikel der Ausgabe 7/2019

Gefässchirurgie 7/2019 Zur Ausgabe

CME Zertifizierte Fortbildung

Transparenz und Antikorruption

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.