הדמיית מסתמי לב משנה את פרדיגמת הטיפול

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


הדמיית מסתמי לב מציעה תובנות חסרות תקדים לגבי התפקוד, הבריאות והטיפול במרכיבים חיוניים של הלב האנושי.
בלוג זה בוחן את הדמיית מסתמי הלב, המשמעות והסיכויים שלה.

שסתומי לב וסימולציה:

פרסומת

ניתן להשתמש בסימולציה ביכולות רבות החל מתכנון ועד לבדיקת התקני מסתמי לב in vivo.

מחלות מסתם שונות יכולות להשפיע על תפקוד המסתם. בהתאם לחומרת ולמחלות הנלוות, אפשרויות הטיפול יכולות להיות מסווגות באופן נרחב כ:

i) תיקון שסתום שבו שסתום מקורי מתוקן כדי להחזיר את תפקודו

אוֹ

ii) החלפת שסתום במקום בו מושתל שסתום חיצוני

איור 1: מבנה הלב וסוגי מסתמי הלב [1]

אחד היתרונות המרכזיים של סימולציה הוא שהיא מחשבת מדדי זרימה ברזולוציה מרחבית וזמנית עדינה מהאפשרית בכל טכניקת הדמיה זמינה in vivo. הוא מספק את הגמישות לנתח ולהבין פרטים זעירים המאפשרים החלטות אסטרטגיות המבוססות על הערכת הביצועים הכוללת.

יתרה מכך, סימולציה יכולה למדוד פרמטרים שלא ניתן למדוד בקלות במרפאות או בניסוי. סימולציה יכולה לספק את פוטנציאל הטרומבוגניות באופן כמותי (למשל אומדן זמן שהייה) ומכאן, פוטנציאל הטרומבוגניות של הדם. זה גם יכול לספק את תוצאות הלחץ והעומס על שסתום הלב ברזולוציה שאין שני לה. זה יכול לחזות את קצב המתח על סמך הנזק המצטבר של הדם בתוך הלב. מידע זה יכול להיות קריטי באפיון ביצועי שסתום הלב.

למרות שניתן להשתמש בסימולציה בכל שלבי הפיתוח, בלוג זה מדגיש את ההיבטים של סימולציה הרלוונטיים לצד המורד של פיתוח המוצר, כגון הערכת ביצועים ובדיקות.

תפקיד הסימולציה בתיקון מסתמי הלב:

סימולציה חישובית של שסתום לב איור 2: (א) סכמטי של השיטה המשמשת להשגת גיאומטריית שסתום לב ספציפי למטופל מנתוני in vivo. תמונת מצב B תלת מימדית שהתקבלה קלינית שימשה כדי לשחזר את הגיאומטריה של משטח המסתם המיטרלי, ואילו הדמיית דופלר צבעונית תלת מימדית שהתקבלה קלינית יכולה לשמש למדידת כניסות המהירות לצורך סימולציה. זוהי דוגמה לזרימת העבודה שניתן להשתמש בה כדי לדמות את תצורות השסתומים השונות. (ב) דוגמה לניתוח CFD שלאחר מכן של מסתם מיטרלי ספציפי למטופל. ניתן להשתמש ב-CFD ביעילות להשגת נתוני מהירות ברזולוציה גבוהה בתלת מימד שיכולים לספק תובנות חשובות לגבי ביצועי השסתום [2].

תיקון שסתום כרוך בשינויים מבניים של השסתום המקומי כדי לשחזר את תפקודו. סימולציה יכולה להיות כלי רב עוצמה במתן תובנות והערכות עבור אפשרויות טיפול שונות ובחירת האפשרות הטובה ביותר עבור המטופל. זה יכול להביא לתכנון טיפול טוב יותר ולהפחית את הסיכון למטופל.

סימולציה יכולה להעריך את ההשפעה של שינויים מבניים פוטנציאליים על שסתומים. לדוגמה, במהלך תיקון של מסתם מיטרלי, ייתכן שיהיה צורך לחתוך את העלון הקדמי או האחורי בניתוח כדי לשפר את הצמידות של העלונים ולמנוע זרימה חוזרת או רגורגיטציה. הדמיה יכולה לדמות את ההשפעה של שינויים מבניים אלו על מהירויות זרימת הדם, הלחצים וכמות הזרימה האחורית בתוך הלב.

אחת ההתערבויות הכירורגיות הנפוצות ביותר היא valvuloplasty- תיקון היצרות המסתם כאשר המסתם הופך צר יותר, והלב צריך לשאוב חזק יותר. בלון משמש להרחבת טבעת השסתום כדי להקל על ההיצרות. סימולציה יכולה להעריך את ההשפעה של הגדלה על תפקוד הלב והדינמיקה של המסתמים.

תפקיד הסימולציה בהחלפת מסתמי הלב:

ניתן להחליף מסתמי לב בהתאם לאינדיקציות כגון אי ספיקת מסתמים או היצרות. ניתן לסווג החלפת מסתם בהתבסס על שיטת ההשתלה וחומר המסתם כפי שמוצג באיור 3. באופן מסורתי, החלפת מסתם כירורגית (SVR) הייתה בעבר הטיפול הסופי היחיד, אך נחשבה כלא מתאימה לחולים עם מחלות נלוות או גיל גבוה יותר. החלפת מסתם לב עברה מהפכה מאז הפיתוח של הליכים זעיר פולשניים כגון החלפת שסתום אבי העורקים (TAVR), החלפת מסתם מיטרלי טרנסקטטר (TMVR) או החלפת שסתום תלת-צדדי (TTVR) (איור 4-5).

איור 3: החלפת מסתם לב

היקף שוק מסתמי הלב העולמי צפוי להגיע ל-31.27 מיליארד דולר עד 2032, עם CAGR של 11.8% במהלך תקופת התחזית [3]. בהתחשב בביקוש ההולך וגובר לשסתומים מושתלים, סימולציה תהפוך חשובה יותר ככלי יעיל להסרת שסתומים כמו גם לסילוק מערכות מסירה. היכולת של סימולציה ככלי חזק וניתן להתאמה תמיד תשמור אותה מעודכנת עם מגמות השוק העולות ודרישות החדשנות של התעשייה.

איור 4: דוגמאות למערכות להחלפת מסתם מיטרלי טרנסקטטר (TMVR). [4]

איור 5: סוגים שונים של מכשירים הניתנים להשתלה של שסתום אבי העורקים טרנסקטטר [5]

סימולציה יכולה להעריך את הבטיחות והיעילות של מסתמים מושתלים in-vivo. לדוגמה, ניתן להעריך דינמיקה של המסתם כגון התנהגות פתיחה וסגירה של המסתם המושתל במהלך TAVI או TMVR לפני ההשתלה. ניתן לבדוק גדלי שסתומים שונים כדי לקבוע איזה גודל מתאים ביותר למטופל באמצעות פרופילי המהירות והלחץ האופייניים.

ניתן להשתמש בסימולציה להערכה המודינמית של טכנולוגיות מתפתחות כגון Mitraclip ו-TriClip, אשר הופכות את הגבולות בין תיקון להחלפה לפחות נוקשות – כלומר ניתן לשלב אותן במערכות אספקת החלפת טרנסקטטר כדי לתקן את המסתמים המיטרליים והתלת-חוליים בהתאמה. טכנולוגיות מתפתחות אחרות כמו בדיקת חומרים חדשים לשסתומים פולימריים או הערכת ביצועיהם in vivo יכולים להיות אחד מהדרכים הבאות לסימולציה.

איור 6: פלט סימולציה טיפוסי שיכול לספק מידע על פרופילי המהירות והלחץ בשסתום

העתיד כבר כאן:

טכנולוגיות סימולציה מחוללות מהפכה בתחום תיקון והחלפת מסתמי הלב, ומציעות תובנות ויכולות חסרות תקדים. משפרים את ההבנה שלנו במכניקת המסתמים, שיפור עיצוב המכשיר, אופטימיזציה של טכניקות כירורגיות ומאפשרות טיפולים מותאמים אישית, סימולציות סוללות את הדרך לטיפול קרדיווסקולרי טוב יותר ולתוצאות מטופלים. ככל שטכנולוגיות הסימולציה ימשיכו להתקדם, השפעתן על מחקר מסתמי הלב והפרקטיקה הקלינית תגדל ללא ספק, ותבשר על עידן חדש ברפואת הלב וכלי הדם.

מוחמד ג'מיל, דוקטורט, הוא מהנדס מחקר ופיתוח (מו"פ) בתחום קבוצת עיצוב וניתוח ב-Starfish Medical. כחלק מצוות העיצוב והפיתוח, הוא מתמחה בשימוש במודלים חישוביים וסימולציה בקבלת החלטות עיצוביות ולהאצת פיתוח המכשור הרפואי.

[1] https://www.heartandstroke.ca/heart-disease/conditions/valvular-heart-disease [2] ג'מיל וחב'. היתכנות של דינמיקת נוזלים חישובית מבוססת אולטרסאונד כטכניקת כימות של שסתום מיטרלי: השוואה עם שיטות מבוססות שטח פנים דו-ממדיות ותלת-ממדיות פרוקסימליות: אולטרסאונד ברפואה וביולוגיה 2017, 7, 1314-1330. [3] https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/heart-valves-market-101183 [4] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10198241/ [5] https://www.mdpi.com/2077-0383/11/15/4445





קישור לכתבת המקור – 2024-06-07 01:12:47

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר