计算智能和神经科学

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计算智能和神经科学/2009年/文章

研究文章|开放获取

体积 2009年 |文章的ID 760364年 | https://doi.org/10.1155/2009/760364

Alberto Marzo Pankaj k·辛格,斯图尔特·c·Coley Guntram迪,Philippe Bijlenga Patricia诉获悉Mari-Cruz Villa-Uriol,丹尼尔·a . Rufenacht基斯·m·麦科马克Alejandro Frangi, Umang j . Patel d罗德尼软管, 计算流体动力学的作用未破裂颅内动脉瘤的管理:一个临床医生的观点”,计算智能和神经科学, 卷。2009年, 文章的ID760364年, 12 页面, 2009年 https://doi.org/10.1155/2009/760364

计算流体动力学的作用未破裂颅内动脉瘤的管理:一个临床医生的观点

学术编辑器:弗朗索瓦Vialatte
收到了 2009年2月11日
修改后的 2009年4月24日
接受 09年6月2009年
发表 2009年8月19日

文摘

客观的。血液动力学的重要性在颅内动脉瘤的发病机理(IAs)被广泛接受。计算流体动力学(CFD)被越来越多地用于血流动力学预测。然而,alogn公司的持续发展和验证这些工具,必须收集临床医生的意见。方法。一车间进行了CFD在微创神经治疗的欧洲社会(ESMINT)教学课程,里斯本,葡萄牙。36代表,主要是临床医生、执行监督IA的CFD分析,使用@neurIST @neuFuse在欧洲开发的软件项目。车间反馈收集和分析。性能评估1到4的规模,而专家的表现。结果。当前的管理困境的颅内IAs仍然是最重要的激励因素参加研讨会和大部分参与者在参与一个多中心试验表现出兴趣。参与者实现平均分数为2.52(范围0 - 4)63%(范围0 - 100%)的一个专家用户。结论。尽管参与者显示清单对CFD的兴趣,有一个明确的关于血液动力学的作用缺乏认识IAs的发病机理和CFD在这种情况下的使用。因此需要更多的努力增进了解临床医生的话题。

1。介绍

未破裂脑动脉瘤的管理仍然是神经外科的最有争议的话题之一。这些不确定性是多因素疾病主要是由于一个不完整的理解这些病变的自然历史和主动管理风险(1- - - - - -4]。然而,最近的证据表明一个好的IAs的相关性不同的血流动力学因素和发病机理5- - - - - -8]。加之当前技术的事实不允许详细的体内测量血流量(9,10在脑动脉给了计算流体动力学(CFD)新的力量和机会肯定本身作为一种技术,可以帮助在颅内IAs的管理。许多研究已经出版,针对病人的医学图像和CFD是用来预测相关血流动力学变量关联与起始,增长和破裂的IA (9- - - - - -15]。直到最近,这些分析主要由工程师、物理学家和数学家与选择临床医生合作。然而,为了使影响临床实践,并提高临床医师之间的信任,一个控制软件及其概念和广泛的接触更广泛的临床社区及其持续的验证是至关重要的。

目前的研究是第一个努力的的概念和应用CFD软件被暴露在临床社区,紧随其后的是他们的观点的分析,理解和性能。

2。材料和方法

第一个收集欧洲社会的微创神经疗法(ESMINT)教学课程IAs提供一个理想的机会公开计算工具被开发在欧洲项目@neurIST [16),观众的注意。车间附近举行的诞生地血管造影术在“Edificio起飞Moniz”医院的圣玛丽亚在里斯本,葡萄牙2008年9月7日至12日。

2.1。参与者的人口学和概述

车间主要是由神经外科医生、神经放射学者参加。所有参与者有86%临床工程8%,6%科学背景。参与者大致分为四个年龄组:20 - 30岁(3参与者(8%),31-40(22日61%),每周(9 25%),50 (2 6%)。参与者被普遍地比男性 。这些数据在图进行了总结1

参与者被分成组每一轮8个人最大化teacher-to-attendee比率。每个会话期间有两个导师,一个有临床背景(神经外科医生)和一个工程背景(生物医学工程师)。教学是通过75分钟的演讲,包括讨论的临床背景和相关性血流动力学因素在IAs的发病机理,简要介绍在血流动力学预测,利用CFD和解释的流体动力学的关键概念在这种情况下,例如,壁剪切应力(WSS),边界条件,等等。这是紧随其后的是一个监督实践经验与软件。

运动呈现给观众通过临床装饰图案中遇到的一个典型的困难的场景诊所,在图表示2。意外发现的小插图展示了一个典型的案例是一个焦虑的年轻病人。由于其尺寸(最大5毫米直径)和没有任何其他主要风险因素动脉瘤应保守管理称为每ISUIA(未破裂颅内动脉瘤的国际研究)指南(1,4]。然而由于病人的担忧和坚持积极干预管理计划是有争议的。

随后参与者被要求使用软件@neuFuse提取额外和nonobservable血流动力学的数据三维旋转血管造影(3半径标注)的形象。与会者的帮助下独立完成任务与插图ready-reckoner包含完整的引导过程,促进运动。提供了一对一的支持和监督每一次会议期间,根据需要。

2.2。图像采集和处理

在车间使用的医学图像获得使用旋转收购飞利浦Integris虫机(荷兰飞利浦医疗系统,最好),在6秒生产100张图片,5女士接触/形象。重建3 d图像体素的大小是234微米,重建矩阵 。图片是匿名,尊重病人的@neurIST伦理批准使用的数据。动脉瘤的特点,认为这项研究被发表在表中1


本地化 颈动脉/眼科段内侧墙

一边
圆顶的地位 颅内
深度 4.2毫米
最大直径 5毫米
马克斯领宽 3.7毫米
类型 侧壁,囊状的
方面 光滑的

@neuFuse软件的当前版本(4)原型,基于Multimod应用程序框架(17@neurIST内)和开发项目,用于重建血管表面,创建和设置血流动力学分析模型。中使用的连接器@neuFuse解决基本方程描述感兴趣的区域内的血液流动行为是ANSYS-ICEM和ANSYS-CFX (Ansys, Inc ., Canonsburg, PA,美国)。

车间一个简单的固定的目的分析(nonpulsatile但恒定的流量和压力的空缺感兴趣的区域)是由参与者使用英特尔酷睿双核2.4 GHz机器,2 GB内存和512 MB的专用图形内存。

2.3。计算流体动力学分析

3显示了整个工作流的操作上传原始医学图像通过可视化软件在@neuFuse相关血流动力学数据。

任何CFD分析需要知识容量区域遍历的流体(即。,aneurysm including connected surrounding vasculature) plus information about velocity and pressure of the fluid at the boundaries of the chosen region of interest (boundary conditions). Participants were asked to reconstruct the region of interest starting from the medical image, and specify the boundary conditions using the software @neuFuse. The first step was to launch @neuFuse and import the medical image (Figure3(a))。容器的几何形状,包括IA,然后从导入的图像(图中提取3(b))。只提取的周围血管动脉瘤的次区域影响血流动力学计算,确定了所有船只进出IA和裁剪在所需的位置来定义感兴趣的区域(ROI)。提升的颈动脉,这是一个入口(血液通过它进入域),出现在十艘直径近端IA如图3(c)。该地区的远端颈动脉海绵窦和眼动脉被当成ROI的两个渠道(通过这两个血管血液退出域)。这是显示在图3(c)。为了简单起见和时间约束使用的网格分析粗,使用简单的四面体元素构造。通常就是这样在真实的临床情况下,信息在这些位置的压力或速度血液为病人在检查中没有可用的。提供的边界条件,因此使用一维数学模型的系统树,已开发@neurIST(内18]。的表示@neurIST描绘在图1 d循环模型3(d)。这个模型提供的血液的压力和流量值沿着系统性动脉树在几个不同的地方,包括动脉环的位置对于一个典型的个体。平推流BCs是应用于公元前入口和压力出口,使用平均值从提供的波形1维循环模型。典型的血液粘度值( 巴勒斯坦权力机构·和密度 公斤/米3)被应用于定义血属性。虽然血液nonNewtonian流体为了简单起见和时间限制,并针对近期发现Cebral et al。13),我们决定承担常数血液粘度。

而动脉壁压力波传播的影响下,它已经表明,这种运动对血液动力学的影响预测可以忽略不计(19,20.]。固定墙因此被认为在这个分析。计算是自动执行的软件和参与者被要求显示不同的预测等血流动力学变量流流线(图3(e))、动脉瘤和动脉壁内的压力分布,并WSS(图3(f))。参与者被要求比较WSS值计算内动脉瘤与关键值的实验研究中发现马列et al。21)以下影响内皮细胞的损失,脱皮wall-growth监管者和疯狂的活动。

2.4。评价

最后,通过问卷反馈收集48个问题组成。这是大致分为6类(表2):一般反馈,课程设计和行为,使用软件的经验,血液动力学的理解,在神经外科CFD的影响,把这个软件到常规使用。问卷的每一个部分都是精心设计的收集信息的不同方面参与者体验如表所示2。调查问卷问题的完整列表报告的问卷问题的完整列表报告补充附录问卷调查在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2009/760364


部分 类别 目标

1 一般反馈 收集整体印象的经验

2 课程设计和行为 收集的建议进行改进,确定车间的设计的任何缺点

3 软件的经验 识别的弱点被临床医生在图形用户界面的当前版本的软件

4 血液动力学的理解 评估当前的知识和理解的角色aetiopathogenesis血液动力学的颅内动脉瘤

5 神经外科CFD的影响 评估他们的信仰在CFD的原理及其在临床中使用环境,以及通过多中心试验验证的需要

6 把这个软件到常规使用 研究参与者对成本相关问题和收集信息对未来这类软件的市场潜力

测量了参与者的性能分析的文件包含一个审计跟踪操作期间执行分析。性能标准是基于分析设置有重大影响的结果数值预测,即几何重构的质量,其扩展,位置在一维循环提取模型的边界条件,并应用的正确性(即边界条件类型。是否正确设置为进口或出口)。每个正确的操作被分配一个点,导致最高四分。专家性能被认为是黄金标准(4,4)和参与者表现率相比对。

3所示。结果

每个部分只调查问卷收集的数据的最具代表性的问题被报道在这个手稿。结果用表表示百分比分布可以升值在参与者的反馈。下面这些报告一段一段的。

部分 :一般的反馈
如表所示3,关于车间的整体反馈是积极的。86%的参与者将软件推荐给同事,发现车间用的75%和78%额定整体经验,很好。负面反馈是在平均不到5%。大多数参与者认识到需要改善管理IAs和47%这是参加研讨会的主要原因。


问题/答案选项 参与人数(%)

你会给一个同事推荐的软件吗?
是的 31日 (86)
没有 3 (8)
厦门市。 2 (6)

你为什么决定参加这个研讨会?
在地里干活 16 (45)
CFD感兴趣 2 (6)
提高管理的动脉瘤 17 (47)
其他 1 (2)

多么有用你找到这个车间吗?
不是有用的 1 (3)
不确定 8 (22)
有用的 16 (45)
非常有用的 11 (30)

率整体经验
可怜的 1 (3)
平均 7 (19)
15 (42)
很好 13 (36)

部分 :课程设计和行为
80%的候选人发现车间的持续时间,14%发现它太短时间太长(表的6%4)。Participants-to-instructor比率为91%,而6%的人认为是正确的,有太多的参与者。大多数的参与者没有任何困难理解的指令。在1到5,1是不清楚,5是非常清楚的,86%额定4 - 5,而14%的人不确定。94%的参与者认为科学课程内容是合适的。


问题/答案 参与人数(%)

是车间的持续时间
正确的 29日 (80)
5 (14)
2 (6)

是participant-to-instructor比率
正确的 33 (91)
太多的 2 (6)
厦门市。 1 (3)

明确地指示吗?
不确定 5 (14)
清晰的 18 (50)
非常明确的 13 (36)

是科学课程的内容合适吗?
是的 34 (94)
没有 2 (6)

部分 :软件的经验
34%的候选人发现当前版本的软件用户友好,11%的人认为它需要一些改进,而6%的发现,这不是用户友好的(表5)。剩下的46%的人不确定。48%的参与者认为IT技能有限的临床医生会发现使用软件有挑战性,11%不同意这种假设和33%的人不确定。86%的参与者能够完成所有分配的时间内血流动力学分析的步骤(约50分钟)。11%错过了一个或多个步骤。应用边界条件和剪裁感兴趣的地区报告的多数参与者最困难的步骤。这些都是均匀分布的科学和临床的实验对象中背景。


问题/答案 参与人数(%)

你找到用户友好的软件吗?
没有 2 (6)
需要改进 4 (11)
不确定 17 (46)
用户友好的 11 (31)
非常用户友好的 1 (3)
厦门市。 1 (3)

临床医生没有技术/经验会麻烦吗?
是的 17 (48)
不确定 12 (33)
没有 4 (11)
厦门市。 3 (8)

是你能够完成的所有步骤的血流动力学分析?
是的 30. (86)
没有 4 (11)
厦门市。 1 (3)

部分 :血液动力学的理解
而对于78%的参与者很容易理解整个课程(表使用的技术概念6),19%面临一些困难理解的术语,主要是相关的概念,如边界条件和WSS。


问题/答案 参与人数(%)

你有困难与技术概念(边界条件、壁剪切应力等)?
是的 7 (19)
没有 28 (78)
厦门市。 1 (3)

这个软件的结果现实吗?
是的 13 (36)
不确定 21 (58)
没有 0 (0)
厦门市。 2 (6)

目前证据足以证明血液动力学的作用在动脉瘤的发病机制?
没有 1 (3)
不确定 15 (43)
是的 17 (48)
厦门市。 2 6

你以前知道使用CFD预测的风险在颅内动脉瘤破裂吗?
没有 15 (42)
是的 18 (50)
厦门市。 3 (8)

如果你看到一个出版物在计算预测IA在同行评议的杂志上发表,你会读它吗?
没有 3 (8)
是的 30. (84)
厦门市。 3 (8)

36%的参与者相信结果预测的软件和认为他们是现实的。然而,58%的人不确定。48%的人认为有充分的科学证据来证明血液动力学的作用IAs的发病机理,3%不同意这一点。43%的候选人是不确定。而50%的参与者意识到使用CFD作为一种工具在IAs破裂的预测中,42%的人第一次听到这个概念。

有趣的是,84%的参与者愿意深入阅读同行评议的文章发表在IAs CFD和血液动力学的作用。

部分 :在神经外科CFD的影响
应对这个问题“谁应该执行的CFD分析病人”,19%回答一个顾问,6%的人认为应该由注册或初级成员的团队(表7)。25%认为分析应该由一个专门的临床科学家和工程师,而25%的人认为它可以通过任何人只要他们有足够的训练。


问题/答案 参与人数(%)

理想的情况是,谁应该为病人执行这种类型的计算分析?
顾问 7 (19)
专门的临床科学家 9 (25)
注册商 2 (6)
任何培训 14 (38)
办公室成员 1 (3)
所有 1 (3)
厦门市。 2 (6)

当准备好这个软件可以在门诊诊断?
是的 30. (84)
没有 3 (8)
厦门市。 3 (8)

你知道任何类似的软件吗?
是的 30. (84)
没有 3 (8)
厦门市。 3 (8)

这种类型的分析应完全自动化,还是更好的用户控制?
自动化 10 (26)
用户控件 14 (35)
不确定 10 (26)
厦门市。 5 (13)

有未来计算工具对风险的预测颅内动脉瘤破裂?
是的 29日 (80)
没有 2 (6)
不确定 2 (6)
厦门市。 3 (8)

多么伟大的一个临床需要有这个软件吗?
重要的 17 (48)
新兴 13 (36)
3 (8)
厦门市。 3 (8)

你认为这种类型的分析引入到临床环境中软件是准备好了吗?
准备好了 4 (11)
需要工作 26 (75)
厦门市。 5 (14)
在这种情况下可能会对病人管理这个软件影响你的决策?
所有 7 (19)
小的颅内无症状 14 (39)
其他 2 (6)
不确定 1 (3)
没有一个 3 (8)
厦门市。 9 (25)

你有兴趣参与多中心试验评估这个软件吗?
是的 25 (69)
没有 5 (14)
厦门市。 6 (17)

84%的参与者认为,软件可以用作诊断工具在门诊基础上,8%不同意他们的观点。84%的参与者意识到类似的软件,而8%的人这是第一次接触这类软件。当被问及自动化和用户控制软件,有趣的是35%表达了希望留住用户控件。26%喜欢一个完全自动化的工具,而26%的人不确定。

虽然大部分的参与者(88%)相信有未来CFD作为风险预测工具,而且是一个重大的,或新兴临床需要这些类型的创新工具(84%),其中大部分(75%)认为当前版本的软件还没有准备好,需要细化才可能被引入临床实践。

64%的候选人认为,早期预测破裂的风险计算的帮助下这个软件可能会影响他们在IA的管理决策。的64%超过一半(39%)认为小的无症状未破裂情况下特别在边界线类别根据目前的证据,是最好的情况下,这种软件可以提供的帮助。有趣的是,19%的人认为这可能是有用的在所有的情况下。69%的参与者相信需要一个多中心试验软件的评价,并表示他们愿意参与。

部分 :将这个软件到常规使用
一旦软件是在常规使用,30%的人认为它应该是一个积分扫描仪(表的一部分8)。提供27%的人认为它应该作为一个独立的产品,而32%的人说可能是提供的。


问题/答案 参与人数(%)

你希望这个软件会提供作为一个扫描器的一部分,或作为一个独立的产品?
扫描仪 11 (30)
独立的 10 (27)
这两个 12 (32)
厦门市。 4 (11)

将这个软件的价格是一个重要的因素在决定获得/使用它呢?
重要的 26 (72)
低优先级 6 (17)
厦门市。 4 (11)

你希望购买这个软件,或者你喜欢免费软件和共享软件的安排吗?
支付 4 (11)
共享软件 14 (37)
免费软件 17 (44)
厦门市。 3 (8)

成本将是一个重要的决定因素72%和81%喜欢这是一个免费软件或共享软件。然而,成本是17%和11%的低优先级不介意付钱。

性能
与会者总结专家平均分数为63%的性能(表9)。当考虑年龄最小的组中代表20 - 30年得分最高(65%)和得分数据随着年龄的增长逐渐减少。年龄50 +获得最低的分数(56%)。表现在科学界略高(2.7),而临床医生(2.5)。


分数 %

平均 2.52 (63)

性能随着年龄的
20 - 30年 2.58 (65)
31-40年 2.50 (63)
每周年 2.36 (59)
50年以上 2.22 (56)

性能与背景
临床医生 2。5 (63)
科学家们 2。7 (68)

4所示。讨论

4.1。当前的颅内IAs带来的挑战

简单的可用性和相对无创性的广泛使用和复杂的神经诊断模式如高分辨率CT、MRI和MRA,带来了临床关注一个庞大且不断增加,组患者窝藏颅内和无症状IAs。这些诊断颅内病变也巧合的导管造影进行了破裂动脉瘤患者中有多个动脉瘤。意识的增加相对暗淡的预后与动脉瘤的破裂在公众和临床医生,迫使神经外科医生提出一个明确的答案的颅内病变。

显微外科技术的进步和改善neuroanesthetic和介入neuroradiological方法,与活动相关的发病率和死亡率数据的管理破裂IAs保守治疗相比有明显改善。换句话说,积极干预的迹象破裂IAs现在。的情况不幸的是没有直接的颅内IAs,这些病变的管理仍然是神经外科中最具争议的话题之一1- - - - - -4]。大多数大型系列包括ISUIA研究,同意在低风险的未破裂动脉瘤破裂。累积破坏率之间的ISUIA研究每年0.05和< 1% (1,4]。这一事实的颅内IAs在一般人群的患病率蛛网膜下腔出血的发病率的数量表明,并不是所有的颅内IAs共享一个共同的自然历史。一年一度的颅内IAs在人群中患病率约为5%,而蛛网膜下腔出血的发生率在相应的人口是观察到的最大10例每年每100人000人(1]。很明显从这些数据,80%到85%的IAs永远不会破裂。

目前的不确定性管理临床颅内IAs都承认的社区,和是最重要的激励因素对于大多数参与者(47%,表3)参加这个研讨会。

为了提供最好的治疗病人最少的副作用,制定一个明确的管理协议,由颅内动脉瘤的自然历史和与活动相关的风险管理,是必需的。而血管内卷正日益被接受作为首选治疗方式IAs破裂,手术是提倡作为第一线治疗颅内病变(2,4]。虽然没有严格的指导方针,大部分的研究(22- - - - - -24)包括ISUIA试验(1,4),几乎一致推荐某些因素作为颅内动脉瘤手术适应症,即大动脉瘤的大小、症状病变,生长的证据,多个病灶,后循环位置和历史的长官。所有这些标准已经建立了有良好的相关性与破裂的风险增加,因此,手术是提倡在这些情况下避免贫困的结果。有趣的是,虽然一方面上述标准用于决定需要和适合手术颅内IA,所有这些因素仍底层描述符对手术结果不佳25- - - - - -27]。

在当前的证据,很明显,该组织将有机会的一个很好的结果手术后是孤独的,非常小的( 5毫米),真正的无症状IAs位于前循环,没有任何增长的证据。恰恰相反,目前协议规定医生不经营这一组(1,4,25];事实上,禁忌任何主动管理选项这样的病人1,4,25]。此外,小动脉瘤 5毫米大小,传统上被认为是“安全”,不是“rupture-proof”。在一项研究中Yasui et al。28)发现,在一群25动脉瘤破裂,16 (64%) 5毫米大小。同样,Juvela et al。29日)181年跟踪调查了142名患者动脉瘤意味着一段动脉瘤的大小为13.9年 4毫米,演示了一个19%的破裂率,也就是说,27岁的142名患者有破裂。

为了提高手术结果如果我们选择操作这些规模较小的“安全”病变,我们必须每一个病人动手术。理想的情况下,然而,如果我们可以确定动脉瘤破裂的风险更大,他们还小的规模和运作,离开要监视别人的期待着什么。

4.2。新兴市场需要新的选择

很明显,由于与传统的危险因素相关的限制用于评估生长和破裂的风险,目前无法识别这些患者在这个子集的风险增加有一个真正的需要早期手术从那些可以监控安全没有任何积极的干预。情况因此让我们没有其它选择,寻找一些新的描述符可以独立预测破裂的风险在小IAs加入队列前注定要手术结果不佳。这个事实是由大量的在一定程度上反映了参与者的观点(84%,表7),他认为,有一个重要的或新兴的新选择。

有一个快速增长的文献确认血液动力学的重要性IAs的发病机理5- - - - - -8]。血流动力学变量通常被认为是在这些研究WSS,振荡剪切指数(OSI)、血压和其他数量用于描述血液流动。血液粘度和速度成正比,WSS血液流动的切向摩擦力对每一条船的墙上。高supra-physiological和低infra-physiological WSS的值与起始,增长和动脉瘤破裂7,9,11,21,30.- - - - - -33]。衡量这些粘性力的振荡性质给出了OSI,常与内皮细胞变性(6,15,34]。表10给出一个详尽的列表从文学及其与血流动力学变量IA进化。


血流动力学因素 颅内动脉瘤 提出的机制(年代) 引用
初始化 增长 破裂


动态
壁剪切应力(WSS) MMP-13 WSS增加生产增加进而导致血管壁损伤。减少WSS增加伊诺synthesis-NO诱导血管壁受损。低WSS增加内皮细胞增殖和细胞凋亡 Boussel et al。11),福田等。30.),高et al。7),周素卿et al。31日),马列et al。21),孟et al。32),Shojima et al。9),Ujiie et al。33]

振荡剪切指数(OSI) 高/低 退行性改变内皮 Glor et al。35),Goubergrits et al。34),Mantha et al。15]

飞机的血液 撞击 撞击 撞击 局部内皮细胞损伤 Foutrakis et al。36),Cebral et al。14),Cebral et al。37]

流型 - - - - - - - - - - - - 复杂的 统计协会 Cebral et al。14,37]

流体静力学
压力 被动屈服/水锤效应 Inci和Spetzler38森本晃司,et al。8]Steiger et al。39]

评估这些变量可以提供一个有用的替代预测在早期未破裂IA的行为之前的变化大小、形状或症状。不幸的是,所有相关的详细测量体内流动变量受到疾病影响的地区(目前不可能9,10]。

4.3。计算流体动力学:简要概述

出于中发挥的重要作用血液动力学和体内的困难进行详细观察相关血流动力学变量,工程师和计算机科学家已经开始利用CFD预测血液流动IAs [9- - - - - -15]。

CFD是科学预测流体流动、传热传质、化学反应和相关现象通过求解数值的数学方程集控制一个特定的物理系统(质量守恒定律、动量、能量、物种等)。以来在1970年代和1960年代早期发展在航空航天领域,它主要用来提高飞机的设计和效率(40),CFD已成功地应用在许多其他应用程序。在过去几十年工程师使用CFD在汽车、航海、概念性研究和土木工程行业的新设计,故障排除重新设计,或改善的物理理解小说流体力学现象。支持应用程序的实验研究和深刻的理论知识,应用CFD流体的流动是很重要的。验证,通过与实验数据的比较,一直都是CFD在成功的一个关键方面的应用。在IAs的上下文中使用它,尽管早期验证工作显示了有前景的结果(19,41- - - - - -43),一个更系统的验证仍然是一个先决条件才能采用CFD作为日常工具在临床实践中。很明显从表7,58%的人同意使用该软件获得的结果可能会影响他们的决策在小的颅内IA在临床装饰图案或所有情况下,如果由一个更大的临床试验。而目前软件可以成功地预测相关的血流动力学指标IAs的背景下,预计更大的临床试验后,显著的统计关系可以建立形成新颖的临床协议的基础。而大多数的参与者(78%,表6)没有发现任何困难理解CFD中使用的技术概念,只有36%(表6),他们认为其应用产生的结果是现实的。不信任的结果强调验证的重要性。这是进一步支持的事实,大部分的参与者(84%,表7)容易想参与多中心临床试验。

尽管参与者显示清单(表计算预测的兴趣6),有一个明确的关于血液动力学的作用缺乏认识IAs的发病机理和使用CFD在这种情况下(42%,表6)。更多的努力因此被科学界需要增进了解的血液动力学的作用,意识CFD在这个领域的使用。

4.4。控制风险的概念

使用CFD在这种情况下代表了在临床工作流程的重大变化和成功转移的知识只会发生通过精心策划,控制风险。本地临床基地必须支持,基础训练对临床医师与临床科学家的参与。跨学科知识转移的有效性在很大程度上是依赖于课程设计以及使用的方法。(表所反映的结果9),实际车间使用多媒体演示文稿,一对一的监督和低participants-to-instructor比精心设计课程基于健全的科学原则,会导致好的结果。正确的时间这样的课程(表也是一个重要因素4)。工程师和临床之间的密切合作社区也是一个成功的知识转移的先决条件。监督在这个研讨会是因此,共同提供的生物医学工程师和医生。给定一个训练周期短的只有75分钟,首次接触的软件和大部分的参与者(表的概念6),连同这一事实软件还处于原型阶段,63%的整体响应和平均性能显著。预计可以增强性能极佳的水平通过更多的用户友好的版本的软件和强化训练。结果随着年龄的增长也显示性能的下降。这可能与必要的It技能有效地使用这种类型的软件。这个事实时应该牢记解释结果和制定未来的训练和转化的要求。

4.5。软件设计改进

许多有价值的建议收集参与者的可能改进软件设计及其功能。重要的建议中包括自动化用户干预的步骤不是必要,提高用户友好通过更直观的图形用户界面(GUI),用户通过操作所需的数量,引导或使用的图标的菜单栏和繁琐的操作,最后1 d循环模型的图形化表示简单边界条件的应用。与开发人员讨论可行性后,大多数的这些建议实施@neuFuse最新版本的软件。

4.6。预期的CFD在神经外科的地方

有趣的是,大多数参与者(63%,表7)希望这些分析执行由一个专家临床科学家/工程师或通过与相同级别的专业知识一个人,而不是一个医生。事实可能反映了临床医生不愿意进行分析由于自己可以理解的担心时间限制,可能表明一个专门小组的要求提供足够的基础设施为目的。尽管如此,大多数临床医生(84%,表7)看到软件作为一个方便的工具,可以在门诊使用(例如,检眼镜、耳镜等),而不是一个专家工作地点设施(如3半径标注,MRA,等等)。比较软件的诊断方法的不同特性,这使它成为理想的门诊工具和那些需要一个专门的设置中,我们发现这个软件有一些重要特性的理想门诊工具。无创性和没有直接进行病人(病人不需要准备,例如,空着肚子)。因为它是完全非侵入性,没有相互传染或污染的风险。由于没有相关的副作用,没有承认或术后护理是必要的。虽然只有时间将决定,在作者的观点只有一个专门的部门有足够的设施和专门的生物医学工程师可以广泛的负担更现实的瞬态分析和计算所需的时间,努力想象和提取所需的血流动力学特征的临床决策。

而当前的研究表明积极的回应在临床社区CFD和IAs的使用,有必要公开软件更多的临床医生可以得出明确的结论。

5。结论

尽管参与者显示清单计算预测的兴趣,有一个明确的关于血液动力学的作用缺乏认识IAs的发病机理和CFD在这种情况下的使用。因此被科学界需要更多的努力增进认识和了解临床医生的话题。有一个明确的意愿使用门诊等软件工具。结果表明需要验证的不信任,和大部分的参与者支持多中心试验的需要,当软件准备好了。记住第一个接触CFD的参与者和固有的困难与软件开发相关的,2.5的平均性能专家(63%)是显著的。足够的训练,控制曝光,进一步发展能够有效利用这些工具是必要的在这些常见的临床医生。

确认

作者要感谢欧盟委员会(European Commission),第六框架计划,优先2、信息社会技术,欧洲公共资助的组织,资助@neurIST项目(2)(www.aneurist.org),允许本研究(研究批准号坚持- fp6 - 027703)。资金的形式提供了金融支持,前两个作者的安排必要的资源进行车间。该项目有适当的伦理审批所需的研究。伦理问题是由项目管理的伦理委员会,英国牛津大学。道德的副本在需要时可以提供和批准。特别要感谢亚历山德罗Chiarini,从生物运算能力中心SCS开发(意大利博洛尼亚),纳Larrabide,从大学Pompeu布拉(西班牙巴塞罗那),和其他开发人员来自贝德福德郡大学、英国的专用的努力和支持这个软件的功能。伊恩·琼斯从ANSYS提供的欧洲公司需要特别提到ANSYS软件进行分析。1 d循环模型用于分析的结果所做的功菲利普Reymond和Nikos Stergiopulos实验室的血流动力学和心血管技术,巴黎综合理工学院,洛桑联邦理工欧洲瑞士。他们还扩展他们特别感谢ESMINT (www.mitcourse.org)提供机会进行车间,车间的所有参与者的贡献。

补充材料

补充材料包含问卷问题的完整列表。

  1. 补充材料

引用

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