Influência da embolização e clipagem na hemodinâmica de aneurismas intracranianos

Abstract

Aneurismas intracranianos são distúrbios vasculares caracterizados por dilatações anormais nas artérias que irrigam o cérebro. A ruptura de um aneurisma intracraniano é uma condição grave, com taxa de mortalidade que varia entre 40% e 60%, além de um alto risco de danos permanentes. O objetivo deste trabalho é investigar o escoamento sanguíneo em dois aneurismas intracranianos antes e depois de uma intervenção cirúrgica, focando na avaliação dos parâmetros hemodinâmicos, como a tensão cisalhamento na parede média (TAWSS) e o índice de oscilação cisalhante (OSI), que são reconhecidos como influenciadores no surgimento, crescimento e ruptura de aneurismas. Para isso, o escoamento em dois aneurismas, situados na mesma superfície arterial, foi resolvido numericamente: um que passou por um processo de embolização e outro que foi submetido a clipagem. As geometrias dos aneurismas foram obtidas por meio de exames de angiografia por subtração digital, com as superfícies geradas pelo software VMTK e a malha computacional criada com o snappyHexMesh, implementado no OpenFOAM. A simulação do escoamento foi realizada utilizando o solver PISO, adequado para escoamentos transientes incompressíveis. Os resultados mostraram diferenças significativas nas condições hemodinâmicas nas regiões específicas do aneurisma. No aneurisma embolizado, o valor máximo de TAWSS foi de 31 Pa antes do procedimento, enquanto após a intervenção, esse valor aumentou para 35 Pa. No entanto, é importante ressaltar que esse aumento ocorreu na região do material embolizante, o que não representa um risco para a parede arterial. No aneurisma clipado, o TAWSS máximo foi de 57 Pa antes do procedimento e reduziu para 34 Pa após o procedimento. O valor do OSI máximo passou de 0,48 para 0,46 após o procedimento de embolização. Para a região pré-clipada, os valores foram de 0,46 antes e 0,40 após a procedimento. Essas alterações indicam que o procedimento resultou em uma diminuição do estresse hemodinâmico nas paredes do aneurisma, reduzindo o risco de ruptura. Conclui-se que os parâmetros hemodinâmicos são cruciais na avaliação de risco e prognóstico de aneurismas intracranianos, e a metodologia utilizada, mostrou-se eficaz para simulações de escoamento, contribuindo para um entendimento mais profundo das condições que levam à formação e ruptura de aneurismas.

Intracranial aneurysms are vascular disorders characterized by abnormal dilations in the arteries that supply the brain. The rupture of an intracranial aneurysm is a serious condition, with a mortality rate ranging from 40% to 60%, in addition to a high risk of permanent damage. The aim of this work is to investigate blood flow in two intracranial aneurysms before and after a surgical intervention, focusing on the evaluation of hemodynamic parameters such as timeaveraged wall shear stress (TAWSS) and oscillatory shear index (OSI), which are recognized as influencing factors in the onset, growth, and rupture of aneurysms. For this purpose, the flow in two aneurysms located on the same arterial surface was numerically solved: one treated by an embolization procedure and the other subjected to surgical clipping. The aneurysm geometries were obtained through digital subtraction angiography, with the surfaces generated using VMTK and the computational mesh created with snappyHexMesh, implemented in OpenFOAM. The flow simulation was performed using the PISO solver, suitable for transient incompressible flows. The results showed significant differences in hemodynamic conditions in specific regions of the aneurysm. In the embolized aneurysm, the maximum TAWSS value was 31 Pa before the procedure, while after the intervention this value increased to 35 Pa. However, it is important to emphasize that this increase occurred in the region of the embolization material, which does not represent a risk to the arterial wall. In the clipped aneurysm, the maximum TAWSS was 57 Pa before the procedure and decreased to 34 Pa after the procedure. The maximum OSI value changed from 0.48 to 0.46 after the embolization procedure. For the pre-clipped region, the values were 0.46 before and 0.40 after the procedure. These changes indicate that the procedure resulted in a reduction of hemodynamic stress on the aneurysm walls, decreasing the risk of rupture. It is concluded that hemodynamic parameters are crucial in the risk assessment and prognosis of intracranial aneurysms, and the methodology used proved to be effective for blood flow simulations, contributing to a deeper understanding of the conditions that lead to aneurysm formation and rupture.