• MeSH
• hemodynamika fyziologie   MeSH
• matematika MeSH
• modely kardiovaskulární MeSH

V posledních letech se rozvinula metodika počítačového modelování toku tekutin v cerebrovaskulární problematice, především pak v oblasti intrakraniálních aneuryzmat. Cílem většiny studií je pochopit patofyziologii vzniku, růstu a ruptury mozkových výdutí a určit ty rizikové hemodynamické parametry, které k těmto procesům vedou. V naší práci shrnujeme současný stav počítačového modelování toku tekutin především z pohledu chirurgie mozkových aneuryzmat a zaměřujeme se na možný přínos pro klinickou praxi.

Computational fluid dynamics have developed in the area of cerebrovascular diseases in recent years, especially in the research of intracranial aneurysms. The goal of most studies is to understand the pathophysiology of the initiation, growth and rupture of brain aneurysms and determine those risk hemodynamic parameters that lead to such processes. In our paper, we summarize the current state of art computational fluid dynamics especially from a surgical point of view of intracranial aneurysms and we focus on its possible contribution in clinical practice.

• MeSH
• hemodynamika * MeSH
• intrakraniální aneurysma etiologie   patofyziologie   MeSH
• lidé MeSH
• počítačová simulace * MeSH
• povrchové napětí MeSH
• rizikové faktory MeSH
• rychlost toku krve MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

Hemodynamické parametry hrají významnou roli ve vývoji intrakraniálních aneurysmat a jejich změny v průběhu dlouhodobého sledování mohou vést ke zvýšení rizika ruptury či k samotné ruptuře aneurysmat. Definování těchto změn by významně přispělo k pochopení vývoje a ruptury aneurysmatu. V této jedinečné práci jsou analyzována data čtyř incidentálních neprasklých intrakraniálních aneurysmat u čtyřech pacientů, kteří byli sledování v průměru po dobu 5 let až do chvíle ruptury aneurysmatu. Bylo provedeno matematické modelování hemodynamiky z dostupných dvou až tří angiografických vyšetření od každého pacienta, získaných během sledování, a změny hodnot hemodynamických parametrů byly analyzovány. Až na jedno, původně fusiformní, disekující aneurysma, velikost tří aneurysmat byla popsána na vyšetření MRA jako stacionární. Hodnoty minimálního smykového napětí se významně snížily a velikost oblasti s minimálním smykovým napětím ve vaku aneurysmat se významně zvýšily v průběhu času a výsledky naznačily podíl snižujících se hodnot smykového tření a rostoucí oblasti nízkého smykového napětí v průběhu času na zvyšování rizika ruptury aneurysmatu. K přesnému posouzení rizika ruptury aneurysmatu pomocí matematického modelování hemodynamiky, je nutné analyzovat více než dva modely aneurysmat a zaměřit se na signifikantní změny v hodnotách hemodynamických veličin.

Hemodynamic parameters play a significant role in the development of intracranial aneurysms and their time-depending changes during a prolonged follow-up period could lead to an increasing risk of rupture or to aneurysm rupture. The characteristics of these changes could bring significant information about the development of aneurysms and their rupture. In this unique study, we analyzed four incidental unruptured intracranial aneurysms in four patients who were followed-up for a mean period of 5 years until their rupture. We performed computational fluid dynamic simulations with the data from two or three follow-up angiographic examinations from each patient and analyzed the results with regard to time-dependent changes in terms of the values of hemodynamic parameters. Except one aneurysm of a fusiform dissecting origin, three aneurysms on MRA were described as non-growing. In the aneurysm domes, the minimal wall shear stress decreased and the low wall shear stress area increased significantly over time; the results indicated that the time-dependent changes such as decreasing values of minimal wall shear stress and increasing values of low wall shear stress area could lead to an increased risk of rupture. For accurate evaluation of the rupture risk using computational fluid dynamic simulation, it is important to analyze more than two models of aneurysm during a follow-up period and focus on significant changes in the values of hemodynamic parameters.

• Klíčová slova
• matematické modelování hemodynamiky, oblast nízkého smykového napětí, smykové napětí,
• MeSH
• aneurysma * patofyziologie   MeSH
• hemodynamické monitorování metody   MeSH
• klinická studie jako téma MeSH
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• senioři nad 80 let MeSH
• senioři MeSH
• teoretické modely MeSH
• Check Tag
• lidé středního věku MeSH
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• senioři nad 80 let MeSH
• senioři MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH

Modely vytvářené pomocí klasických simulinkových sítí přehledně graficky vyjadřují jednotlivé matematické vztahy. V propojkách mezi jednotlivými bloky tečou signály, které přenášejí hodnoty jednotlivých proměnných od výstupu z jednoho bloku ke vstupům do dalších bloků. V blocích dochází ke zpracování vstupních informací na výstupní. Propojení bloků v Simulinku pak odráží spíše postup výpočtu, než vlastní strukturu modelované reality. Hovoříme o tzv. kauzálním modelování. Při vytváření a hlavně při prezentování a popisu modelu je ale důležité, aby vlastní struktura modelu, spíše než vlastní algoritmus simulačního výpočtu, vystihovala především fyzikální podstatu modelované reality. Proto se v moderních simulačních prostředích začíná stále více uplatňovat deklarativní (akauzální) zápis modelů, kdy v jednotlivých komponentách modelu popisujeme přímo rovnice a nikoli algoritmus jejich řešení. Propojením jednotlivých komponent dochází k propojení soustav rovnic mezi sebou. Propojením komponent pak nedefinujeme postup výpočtu, ale modelovanou realitu. Způsob řešení rovnic pak “necháváme strojům”. Moderním simulačním jazykem, který je přímo postaven na akauzálním zápisu modelů je Modelica. Jazyk se v poslední době velmi využívá v průmyslových aplikacích, v biomedicínských aplikacích však zatím málo. Praxe však ukazuje, že Modelica je pro modelování biomedicínských systémů velmi vhodným nástrojem, zvláště pro modelování rozsáhlých a komplexních systémů pro lékařské výukové trenažéry. V tomto přehledovém článku je uveden praktický příklad modelování hemodynamiky oběhového systému.

• Klíčová slova
• modelování,
• MeSH
• biologické modely MeSH
• hemodynamika fyziologie   MeSH
• krevní oběh fyziologie   MeSH
• navrhování softwaru MeSH
• plicní oběh fyziologie   MeSH
• počítačem řízená výuka * MeSH
• počítačová simulace * MeSH
• programovací jazyk MeSH
• srdce fyziologie   MeSH
• studium lékařství * MeSH
• uživatelské rozhraní počítače MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

The number of patients incidentally diagnosed for a brain aneurysm, the rupture of which may lead to the most severe type of stroke, is increasing. Modelling hemodynamics in brain aneurysms tries to describe pathophysiology and the risk of rupture of intracranial aneurysms. In our project we will assess models of hemodynamics based non-invasive radiodiagnostic methods and an in-house mathematical algorithm developed at the Mathematical Institute of the Charles University. The main goal of the project is to correlate parameters of hemodynamics with histological changes of the blood vessels wall of the aneurysm sac in patients operated for ruptured as well as unruptured intracranial aneurysms. Another goal of the project is to evaluate hemodynamics in followed unruptured aneurysms from our multicenter database shared among several neurosurgical centers in the Czech Republic and compare with hemodynamic parameters in ruptured aneurysms. The project will help building a multi-modal platform for studying CFD in brain aneurysms with international cooperation.

Roste počet jedinců s náhodně diagnostikovanou mozkovou výdutí, jejíž prasknutí vede k nejtěžší formě cévní mozkové příhody. Metoda počítačového modelování hemodynamiky se snaží popsat patofyziologii a riziko ruptury mozkové výdutě. V našem projektu chceme využít modely hemodynamiky kalkulované na základě neinvazivních radiodiagnostických metod a pomocí vlastního algoritmu vyvinutého v Matematickém ústavu Univerzity Karlovy. Hlavním cílem projektu je u pacientů operovaných pro mozkovou výduť, prasklou i neprasklou, popsat parametry hemodynamiky a tyto korelovat s histologickými změnami cévní stěny vaku aneuryzmatu. Dalším cílem je u skupiny sledovaných neprasklých aneuryzmat, která jsou vedena v multicentrické databázi sdílené několika neurochirurgickými pracovišti v ČR, popsat vývoj hemodynamických parametrů v čase a porovnat s výsledky hemodynamiky prasklých aneuryzmat. Projekt pomáhá vytvářet multioborovou platformu s mezinárodní spoluprácí pro výzkum hemodynamiky mozkových aneuryzmat.

• MeSH
• cévy patologie   MeSH
• hemodynamika MeSH
• intrakraniální aneurysma komplikace   patofyziologie   MeSH
• lidé MeSH
• počítačová simulace MeSH
• prasklé aneurysma etiologie   patofyziologie   patologie   MeSH
• rizikové faktory kardiovaskulárních chorob MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH

• Konspekt
• Patologie. Klinická medicína
• NLK Obory
• neurologie
• angiologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR