Hemodynamic analysis of intracranial aneurysms: risk of bleeding and efficacy of treatment

Help

Back »

Details of project

Identifier

47150

Type

Principal investigator

Szikora, István

Title in Hungarian

Koponyaűri aneurysmák hemodinamikai elemzése: vérzési kockázat és műtéti hatékonyság

Title in English

Hemodynamic analysis of intracranial aneurysms: risk of bleeding and efficacy of treatment

Panel

Clinical Medicine

Department or equivalent

Országos Klinikai Idegtudományi Intézet (National Institute of Neurosurgery)

Participants

Berentei, Zsolt
Bojtár, Imre
Kulcsár, Zsolt
Nyáry, István
Paál, György

Starting date

2004-01-01

Closing date

2007-06-30

Funding (in million HUF)

7.210

FTE (full time equivalent)

0.00

state

closed project

Final report

Results in Hungarian

Koponyaűri aneurysmák áramlástani elemzését végeztük idealizált 2D és 3D geometriai modelleken valamint valós aneurysmákról készült rotációs angiográfia 3D rekonstrukciójából készült véges elemes modelleken, számítógépes áramlás szimulációval. Idealizált modelleken összefüggést találtunk az aneurysma bemeneti nyílásának („nyak“) átmérője illetve területe és az aneurysmán belüli rotációs áramlás mértéke között. A nyak magassága befolyásolta a kialakuló örvényáramok helyét és számát. A legnagyobb nyíróerő a nyak áramlásirány szerinti távoli pontján lép fel. Valós aneurysmák véges elemes modelljein az áramlási mintát meghatározta, hogy az aneurysma a szülőér kanyarulatának küső vagy belső ívén, vagy elágazási pontján alakult-e ki, valamint hogy nyaka körkörösen, vagy csak egy oldalon érinti a szülőér falát. További különbséget eredményezett az aneurysma legnagyobb magassága és a szülőér hossztengelye által bezárt szög. Az érfalat falát körkörösen involváló zsákoknál szabálytalan örvényáramlást, a szülőérrel párhuzamosan elrendezett aneruysmáknál pedig sugár-áramlást észleltünk. Utóbbi esetekben az aneurysmzsák távoli fala áramlás elosztóként viselkedik. A dynamikus nyomás ilyenkor egyenetlen, az áramláselosztó pontnak megfelelően kisebb csúcsot mutat, míg más esetekben a zsák fala mentén egyenletes. Nem talátlunk egyértelmű összefüggést a nyíróerők eloszlásával kapcsolatban. Mindezek alapján megalapozottan feltehető, hogy a körkörös nyakkal eredő illetve a szülőér hossztengelyével párhuzamosan elrendezett aneurysmák hemodynamikai terhelése és vérzési kockázata magasabb lehet.

Results in English

Peri-aneurysmal flow was studied in 2D and 3D idealized geometric models of sidewall aneurysms and on finite element models of real human intracranial aneurysms based on 3D reconstruction of rotational angiographic images using computerized flow simulations. On ideal models, the diameter and surface of the aneurysm’s entrance („neck“) significantly impacted the amount of rotational flow within the aneurysm sac and the heights of neck affected the number and site of intra-aneurysmal vortices. The peak shear stress was found at the upstream edge of the neck. On real aneurysm models, the flow pattern was influenced by the location of aneurysms on the inner or outer surface of a loop of the parent artery, by the limited or circumferential involvement of the parent artery’s wall and by the angle between the parent artery’s main axis and the heights of the aneurysm sac. Vortex flow was found in sidewall aneurysms with limited neck involvement, irregular vortex in those with circumferential involvement and jet flow in aneurysms with a parallel arrangement in relation to the parent artery. Dynamic pressure was unevenly distributed over the wall of the aneurysm in these later cases, while there was no peak of pressure in the others. No firm relationship was found between aneurysm geometry and shear stress distribution. These results suggest that aneurysms in a parallel position to the parent artery and those with circumferential involvement of the parent artery’s wall may have an increased hemodynamic stress and subsequently a higher likelihood of rupture.

Full text

http://real.mtak.hu/1708/

Decision

Yes

List of publications

Szikora I, Paal Gy, Nasztanovics F, Kulcsar Zs, Marosfoi M, Bojtar I, Nyary I: Angiography based 3D flow modelling of human intracranial aneurysms, Interventional Neuroradiology 11 (Suppl 2): 144-150, 2005

Paál, Gy., Bojtár, I., Szikora, I.:: Simulation of unsteady flows in brain aneurysms, Proc. of “First Hungarian Conference on Biomechanics”, pp. 322-329, Budapest, June 11-12, 2004, 2004

Istvan Szikora*, Ádám Ugron**, Gyorgy Paal ** Ferenc Nasztanovics**, Zsolt Kulcsar*, Miklos Marosfoi*, Zsolt Berentei*, Imre Bojtár**, Istvan Nyary*: Angiography based three dimensional flow modelling of human intracranial aneurysms, Neuroradiology, Supplement 1, 2006, 2006

Tóth, B., Bojtár, I., Raffai, G: A 3D FEM for the inhomogeneus non-linearly elastic behaviour of human artery walls., Proc. of “First Hungarian Conference on Biomechanics”, pp. 494-503, Budapest, June 11-12, 2004, 2004

Bojtár, I. , Tóth, B.K., Raffai, G.: Laboratory tests for strength parameters of brain aneurysms, 22nd Danubia-Adria Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics, Parma, September 28-October1, 2005, 2005

Szikora, I., Kulcsar Zs., Berentei Zs., Nasztanovics F., Bojtár I.:: Mass effect caused by intracranial aneurysms and its management options, III. Advanced Aneurysm Symposium December, 2005, Oxford, UK., 2004

Szikora I, Paal Gy, Nasztanovics F, Kulcsar Zs, Marosfoi M, Bojtar I, Nyary IBojtar I, Nyary I: Angiography based 3D flow modelling of human intracranial aneurysms, Interventional Neuroradiology, 11(Suppl 2): 147-150, 2005

Szikora I, Ugron A, Paal Gy, Bojtar I, Nyary I: Training simulators and their ability to simulate intraaneurysmal flow dynamics, 4th Advanced Aneurysm Treatment Symposium, Oxford, UK, 2005, 2005

Szikora I, Paal Gy, Nasztanovics F, Kulcsar Zs, Marosfoi M, Bojtar I, Nyary IBojtar I, Nyary I: Humán intracraniális aneurysmák áramlási modellezése 3D angiográfia alapján, Magyar Neuroradiológiai Társaság Kongresszusa, Budapest, 2005, 2005

Szikora I: Uj módszerek az intracraniális aneurysmák endovasculáris kezelésében, Magyar Ideg- és Elmeorvosk Társasága 110. Naggyűlése, Szeged, 2005, 2005

Bojtár, I. - Tóth, B.K. - Raffai, G.: Az emberi érfal anyagának modellezése, MTA Anyagtudományi és Technológiai Komplex Bizottságának tudományos ülése, MTA, Budapest 2005. május 6, 2005

Tóth, B. K. - Bojtár, I: Agyi aneurysma szilárdságtani vizsgálata,, II. Magyar Biomechanikai Konferencia, Debrecen, 2006 június 28-30, 2006

Tóth, B.K: Laboratory tests for strength parameters of brain aneurysms., Laboratory of Hemodynamics and Cardiovascular Technology, Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne, Switzerland, October 3, 2006, 2006

Tóth, B.K – Raffai, G. – Bojtár, I: Analysis of the mechanical parameters of human brain aneurysm., Acta of Bioengineering and Biomechanics, pp. 3-22., Vol.7, No. 1. 2005., 2005

Tóth, B.K – Bojtár, I. – Raffai, G: Biomechanical properties and analysis of the mechanical parameters of human cerebral aneurysms., Anyagvizsgálók Lapja (Elektronikus folyóirat), 2006/3, 2006

György PAÁL1, Ádám UGRON2, István SZIKORA3, Imre BOJTÁR4: Flow in Simplified and Real Models of Intracranial Aneurysms, Int J. Heat and Fluid Flow 2007 doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2007.04.004, 2006

Istvan Szikora*, Gyorgy Paal**, Adam Ugron**, Ferenc Nasztanovics**, Miklos Marosfoi*, Zsolt Berentei*, Zsolt Kulcsar*, Wickly Lee*, Imre Bojtar**, Istvan Nyary: Impact of peri-aneurysmal geometry on intra-aneurysmal flow, dynamic pressure and shear stress:, Neuroradiology, Submitted for publication, 2007

Istvan Szikora: Evidence of improved results in the treatment of intracranial aneurysms using stents, Vth Advanced Aneurysm Treatment Symposium, December, 2006, Oxford, UK, 2006

Events of the project

2021-07-07 11:09:30

Kutatóhely váltás

A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: (Országos Mentális, Ideggyógyászati és Idegsebészeti Intézet), Új kutatóhely: Országos Klinikai Idegtudományi Intézet (Országos Mentális, Ideggyógyászati és Idegsebészeti Intézet).

Back »