kpcczКомплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеванийComplex Issues of Cardiovascular Diseases2306-12782587-9537Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”10.17802/2306-1278-2023-12-1-172-180kpccz-1318Research ArticleОНЛАЙН. ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Лучевая диагностикаONLINE. ORIGINAL STUDIES. Diagnostic RadiologyДинамическое наблюдение изменения морфологических и гемодинамических характеристик малых церебральных аневризмDynamic monitoring of morphological and hemodynamic evolution of small cerebral aneurysmshttps://orcid.org/0000-0001-8661-5345ТихвинскийД. В.TikhvinskiiD. V.

Тихвинский Денис Вячеславович, старший лаборант-исследователь, 

пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090

Tikhvinskii Denis V., Senior Research Assistant,

15, Lavrentyev Ave., Novosibirsk, 630090

nabster98@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0359-648XКуяноваЮ. О.KuyanovaYu. O.

Куянова Юлия Олеговна, младший научный сотрудник, 

пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090

Kuyanova Yulia O., Junior Researcher,

15, Lavrentyev Ave., Novosibirsk, 630090

https://orcid.org/0000-0001-9034-2212БервицкийА. В.BervitskiyA. V.

Бервицкий Анатолий Владимирович, лаборант, пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090;

врач-нейрохирург, Немировича-Данченко, 132/1, Новосибирск, 630087

Bervitskiy Anatoly V., Laboratory Assistant, 15, Lavrentyev Ave., Novosibirsk, 630090;

Neurosurgeon, 132/1, Nemirovicha-Danchenko St., 630087

https://orcid.org/0000-0001-8279-8738ОбединскаяН. Р.ObedinskayaN. R.

Обединская Наталья Ростиславовна, лаборант, пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090;

врач-рентгенолог, ул. Институтская, 3А, Новосибирск, 630090;

Obedinskaya Natalia R., Laboratory Assistant, 15, Lavrentyev Ave., Novosibirsk, 630090;

Radiologist, 3A, Institutskaya St., Novosibirsk, 630090

https://orcid.org/0000-0002-1277-4113ТулуповА. А.TulupovA. A.

Тулупов Андрей Александрович, доктор медицинских наук, член-корр. РАН ведущий научный сотрудник, пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090;

заведующий лабораторией МРТ технологий, ул. Институтская, 3А, Новосибирск, 630090

Tulupov Andrey A., MD, PhD, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences Leading Researcher, 15, Lavrentyev Ave., Novosibirsk, 630090;

Head of the Laboratory of MRI Technologies, 3A, Institutskaya St., Novosibirsk, 630090

https://orcid.org/0000-0002-2496-3042ПаршинД. В.ParshinD. V.

Паршин Даниил Васильевич, старший научный сотрудник, 

пр. Лаврентьева, 15, Новосибирск, 630090

Parshin Daniel V., Senior Researcher,

15, Lavrentyev Ave., Novosibirsk, 630090

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наукРоссияFederal State Budgetary Institution of Science “Lavrentyev Institute of Hydrodynamics” of Siberian Branch of Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук; Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный центр нейрохирургии» Министерства здравоохранения Российской Федерации (г. Новосибирск)РоссияFederal State Budgetary Institution of Science “Lavrentyev Institute of Hydrodynamics” of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences; Federal State Budgetary Institution “Federal Neurosurgical Center”Russian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт «Международный томографический центр» Сибирского отделения Российской академии наукРоссияFederal State Budgetary Institution of Science “Lavrentyev Institute of Hydrodynamics” of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences; Federal State Budgetary Institution of Science “International Tomography Center” of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202301042023121172180Copyright © Тихвинский Д.В., Куянова Ю.О., Бервицкий А.В., Обединская Н.Р., Тулупов А.А., Паршин Д.В., 20232023Тихвинский Д.В., Куянова Ю.О., Бервицкий А.В., Обединская Н.Р., Тулупов А.А., Паршин Д.В.Tikhvinskii D.V., Kuyanova Y.O., Bervitskiy A.V., Obedinskaya N.R., Tulupov A.A., Parshin D.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/1318

Основные положения Малые церебральные аневризмы (<3 мм), составляющие большую часть всех аневризм в абсолютном выражении, разрываются чаще, хотя стандартные (>3 мм) и большие (>15 мм) имеют больший риск разрыва. В данной работе впервые показано, что критерии риска разрыва, установленные для больших церебральных аневризм, не применимы к малым аневризмам. Исследовано развитие малых аневризм у реальных пациентов и выполнено сравнение измеренных морфологических характеристик аневризм с их рассчитанными гидродинамическими характеристиками.

Цель

Цель. Изучить динамику развития малых церебральных аневризм, оценить применимость существующих методик расчета риска разрыва, сформулировать новые уточняющие гипотезы расчета риска разрыва малых церебральных аневризм.

Материалы и методы

Материалы и методы. Данные пациентов предоставлены Федеральным центром нейрохирургии г. Новосибирска. КТ-ангиография выполнена на томографе Philips Ingenuity (Philips Medical Systems, США; 128 срезов). Динамика размеров аневризм оценена путем измерения трех основных размеров с точностью до 0,1 мм в программной среде IntelliSpace Portal Philips. Численные расчеты произведены в ANSYS CFX 2020R2.

Результаты Гемодинамические характеристики меняются в направлении изменения купола аневризмы. В случае когда морфологические характеристики аневризмы не менялись, наблюдалось изменение геометрии Виллизиева круга пациента: кривизна артерий, углы бифуркаций (структура круга оставалась неизменна). Критерий разрыва аневризмы PHASES оказался неприменим для рассмотренных аневризм.

Заключение В настоящей работе впервые сформулировано и подтверждено на данных добровольцев как морфологически, так и гидродинамически, что на изменение рисковых оценок для малых аневризм принципиальное влияние оказывает даже незначительное перестроение Виллизиева круга: изменение (тавтология) кривизны отдельных сегментов церебральных артерий, а также углов их бифуркаций. Полученный результат направлен на модификацию существующих рисковых критериев разрыва церебральных аневризм.

Highlights

Highlights. Small cerebral aneurysms (<3 mm), which make up the majority of aneurysms, rupture more frequently, although medium (>3 mm) and giant (>15 mm) aneurysms and have a higher risk of rupture. This article proves for the first time that the rupture risk criteria developed for giant cerebral aneurysms do not work for small aneurysms. The development of small aneurysms in patients was analyzed and measured morphological features of aneurysms were compared with their calculated hydrodynamic characteristics.

Aim

Aim. To study the dynamics of development of small cerebral aneurysms, to assess the applicability of existing methods for calculating the risk of rupture, to formulate new clarifying hypotheses for calculating the risk of rupture of small cerebral aneurysms.

Methods

Methods. Patient data were provided by the Federal Center for Neurosurgery, Novosibirsk. CT angiography was performed using a Philips Ingenuite CT scanner (Philips Medical Systems, USA, 128 slices). Aneurysm size dynamics was assessed by measuring three main sizes with an accuracy of 0.1 mm using the IntelliSpace Portal Philips software environment. Numerical calculations were carried out using ANSYS CFX 2020R2.

Results

Results. Hemodynamic characteristics change according to the changes of the aneurysm dome. In the case when morphological characteristics of the aneurysm have not changed, a change in the geometry of the patient's circle of Willis (coW) is observed: the curvature of the arteries, the angles of bifurcations (the structure of coW remained unchanged). The PHASES score (absolute risks of rupture for aneurysms) was found to be unusable for the considered aneurysms.

Conclusion

Conclusion. This work formulates and morphologically and hydrodynamically confirms for the first time in the volunteers that the change in risk estimates for such aneurysms is fundamentally affected, even insignificantly, by the change in the circle of Willis: a change in the curvature of individual segments of the cerebral arteries, as well as the angles of their bifurcations. The results obtained are aimed at modifying the existing risk criteria for rupture of cerebral aneurysms.

церебральные аневризмымалые аневризмыриск разрывавиллизиев круггемодинамикаструктура Виллизиева кругаcerebral aneurysmssmall aneurysmsrisk of rupturecircle of Willishemodynamicsstructure of the circle of WillisРабота выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 20-71-10034).ReferencesRinkel G.J., Djibuti M., Algra A., van Gijn J. Prevalence and risk of rupture of intracranial aneurysms: a systematic review. Stroke. 1998;29(1):251-6. doi: 10.1161/01.str.29.1.251.Rinkel G.J., Djibuti M., Algra A., van Gijn J. Prevalence and risk of rupture of intracranial aneurysms: a systematic review. Stroke. 1998;29(1):251-6. doi: 10.1161/01.str.29.1.251.International Study of Unruptured Intracranial Aneurysms Investigators. Unruptured intracranial Aneurysms Risk of Rupture and Risk of surgical intervention. N. Engl. J. Med. 1998; 339:1725–1733. doi: 10.1056/NEJM199812103392401.International Study of Unruptured Intracranial Aneurysms Investigators. Unruptured intracranial Aneurysms Risk of Rupture and Risk of surgical intervention. N. Engl. J. Med. 1998; 339:1725–1733. doi: 10.1056/NEJM199812103392401.Salvadori E., Papi G., Insalata G., Rinnoci V., Donnini I., Martini M., Falsini C., Hakiki B., Romoli A., Barbato C., Polcaro P., Casamorata F., Macchi C., Cecchi F., Poggesi A. Comparison between Ischemic and Hemorrhagic Strokes in Functional Outcome at Discharge from an Intensive Rehabilitation Hospital. Diagnostics (Basel). 2020;11(1):38. doi: 10.3390/diagnostics11010038.Salvadori E., Papi G., Insalata G., Rinnoci V., Donnini I., Martini M., Falsini C., Hakiki B., Romoli A., Barbato C., Polcaro P., Casamorata F., Macchi C., Cecchi F., Poggesi A. Comparison between Ischemic and Hemorrhagic Strokes in Functional Outcome at Discharge from an Intensive Rehabilitation Hospital. Diagnostics (Basel). 2020;11(1):38. doi: 10.3390/diagnostics11010038.Hoh B.L.. Putman C.M., Budzik R.F., Carter B.S., Ogilvy C.S. Combined surgical and endovascular techniques of flow alteration to treat fusiform and complex wide-necked intracranial aneurysms that are unsuitable for clipping or coil embolization. J Neurosurg. 2001;95(1):24-35. doi: 10.3171/jns.2001.95.1.0024.Hoh B.L.. Putman C.M., Budzik R.F., Carter B.S., Ogilvy C.S. Combined surgical and endovascular techniques of flow alteration to treat fusiform and complex wide-necked intracranial aneurysms that are unsuitable for clipping or coil embolization. J Neurosurg. 2001;95(1):24-35. doi: 10.3171/jns.2001.95.1.0024.Andaluz N., Zuccarello M. Treatment strategies for complex intracranial aneurysms: review of a 12-year experience at the university of cincinnati. Skull Base. 2011;21(4):233-42. doi: 10.1055/s-0031-1280685.Andaluz N., Zuccarello M. Treatment strategies for complex intracranial aneurysms: review of a 12-year experience at the university of cincinnati. Skull Base. 2011;21(4):233-42. doi: 10.1055/s-0031-1280685.Khe A.K., Chupakhin A.P., Cherevko A.A., Eliava S.S., Pilipenko Y.V. Viscous dissipation energy as a risk factor in multiple cerebral aneurysms. Russ. J. Numer. Anal. Math. Model. 2015; 30(5): 277–287. doi: 10.1515/rnam-2015-0025Khe A.K., Chupakhin A.P., Cherevko A.A., Eliava S.S., Pilipenko Y.V. Viscous dissipation energy as a risk factor in multiple cerebral aneurysms. Russ. J. Numer. Anal. Math. Model. 2015; 30(5): 277–287. doi: 10.1515/rnam-2015-0025Dhar S., Tremmel M., Mocco J., Kim M., Yamamoto J., Siddiqui A.H., Hopkins L.N., Meng H. Morphology parameters for intracranial aneurysm rupture risk assessment. Neurosurgery. 2008;63(2):185-96; discussion 196-7. doi: 10.1227/01.NEU.0000316847.64140.81.Dhar S., Tremmel M., Mocco J., Kim M., Yamamoto J., Siddiqui A.H., Hopkins L.N., Meng H. Morphology parameters for intracranial aneurysm rupture risk assessment. Neurosurgery. 2008;63(2):185-96; discussion 196-7. doi: 10.1227/01.NEU.0000316847.64140.81.Greving J.P., Wermer M.J., Brown R.D.Jr., Morita A., Juvela S., Yonekura M., Ishibashi T., Torner J.C., Nakayama T., Rinkel G.J., Algra A. Development of the PHASES score for prediction of risk of rupture of intracranial aneurysms: a pooled analysis of six prospective cohort studies. Lancet Neurol. 2014;13(1):59-66. doi: 10.1016/S1474-4422(13)70263-1.Greving J.P., Wermer M.J., Brown R.D.Jr., Morita A., Juvela S., Yonekura M., Ishibashi T., Torner J.C., Nakayama T., Rinkel G.J., Algra A. Development of the PHASES score for prediction of risk of rupture of intracranial aneurysms: a pooled analysis of six prospective cohort studies. Lancet Neurol. 2014;13(1):59-66. doi: 10.1016/S1474-4422(13)70263-1.Neyazi B., Swiatek V.M., Skalej M., Beuing O., Stein K.P., Hattingen J., Preim B., Berg P., Saalfeld S., Sandalcioglu I.E. Rupture risk assessment for multiple intracranial aneurysms: why there is no need for dozens of clinical, morphological and hemodynamic parameters. Ther Adv Neurol Disord. 2020;13:1756286420966159. doi: 10.1177/1756286420966159.Neyazi B., Swiatek V.M., Skalej M., Beuing O., Stein K.P., Hattingen J., Preim B., Berg P., Saalfeld S., Sandalcioglu I.E. Rupture risk assessment for multiple intracranial aneurysms: why there is no need for dozens of clinical, morphological and hemodynamic parameters. Ther Adv Neurol Disord. 2020;13:1756286420966159. doi: 10.1177/1756286420966159.Руководство для рентгенолаборантов по выполнению протоколов исследований на компьютерном томографе: учебно-методическое пособие.Cост. В. А. Гомболевский, С. П. Морозов, В. Ю. Чернина. М.: ГБУЗ «НПКЦ ДиТ ДЗМ»; 2020Gombolevskij V. A., Morozov S. P., Chernina V. Yu., editors. Rukovodstvo dlya rentgenolaborantov po vypolneniyu protokolov issledovanij na komp'yuternom tomografe: uchebnometodicheskoe posobie. Moscow: GBUZ «NPKC DiT DZM»; 2020. (In Russian)Церебральные аневризмы. Нетравматическое субарахноидальное кровоизлияние. Методические рекомендации. сост. В.В. Крылов, А.А. Гринь, А.В. Природов. М.: ГБУЗ «НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ»; 2021Krylov V.V., Grin' A.A., Prirodov A.V., editors. Cerebral'nye anevrizmy. Netravmaticheskoe subarahnoidal'noe krovoizliyanie. Metodicheskie rekomendacii. Moscow: GBUZ NII SP im. N.V. Sklifosovskogo DZM; 2021 (In Russian)Backes D., Vergouwen M.D., Tiel Groenestege A.T., Bor A.S., Velthuis B.K., Greving J.P., Algra A., Wermer M.J., van Walderveen M.A., terBrugge K.G., Agid R., Rinkel G.J. PHASES Score for Prediction of Intracranial Aneurysm Growth. Stroke. 2015;46(5):1221-6. doi: 10.1161/STROKEAHA.114.008198.Backes D., Vergouwen M.D., Tiel Groenestege A.T., Bor A.S., Velthuis B.K., Greving J.P., Algra A., Wermer M.J., van Walderveen M.A., terBrugge K.G., Agid R., Rinkel G.J. PHASES Score for Prediction of Intracranial Aneurysm Growth. Stroke. 2015;46(5):1221-6. doi: 10.1161/STROKEAHA.114.008198.Yushkevich P.A., Piven J., Hazlett H.C., Smith R.G., Ho S., Gee J.C., Gerig G. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability. Neuroimage. 2006;31(3):1116-28. doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.01.015.Yushkevich P.A., Piven J., Hazlett H.C., Smith R.G., Ho S., Gee J.C., Gerig G. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability. Neuroimage. 2006;31(3):1116-28. doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.01.015.ANSYS. ANSYS Documentation, ANSYS CFX-Solver Theory Guide. http://www.ansys.com/2006 .ANSYS. ANSYS Documentation, ANSYS CFX-Solver Theory Guide. http://www.ansys.com/2006 .Kuyanova Y.O., Chupakhin A.P., Parshin D.V., Presnyakov S.S., Dubovoi A.V. Numerical Study of the Tee Hydrodynamics in the Model Problem of Optimizing the LowFlow Vascular Bypass Angle. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2019;60 (6): 1038–1045. doi: 10.1134/S0021894419060087Kuyanova Y.O., Chupakhin A.P., Parshin D.V., Presnyakov S.S., Dubovoi A.V. Numerical Study of the Tee Hydrodynamics in the Model Problem of Optimizing the LowFlow Vascular Bypass Angle. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2019;60 (6): 1038–1045. doi: 10.1134/S0021894419060087Kuianova Iu.O., Dubovoy A.V., Parshin D V . Towards the numerical assessment in solving the problem of the effectiveness of vascular anastomosis in neurosurgical operations. Journal of Physics: Conference Series. 2019; 1359:012085. doi 10.1088/1742-6596/1359/1/012085Kuianova Iu.O., Dubovoy A.V., Parshin D V . Towards the numerical assessment in solving the problem of the effectiveness of vascular anastomosis in neurosurgical operations. Journal of Physics: Conference Series. 2019; 1359:012085. doi 10.1088/1742-6596/1359/1/012085Tikhvinskii D., Kuianova J., Kislitsin D., Orlov K., Gorbatykh A., Parshin D. Numerical Assessment of the Risk of Abnormal Endothelialization for Diverter Devices: Clinical Data Driven Numerical Study. J Pers Med. 2022;12(4):652. doi: 10.3390/jpm12040652.Tikhvinskii D., Kuianova J., Kislitsin D., Orlov K., Gorbatykh A., Parshin D. Numerical Assessment of the Risk of Abnormal Endothelialization for Diverter Devices: Clinical Data Driven Numerical Study. J Pers Med. 2022;12(4):652. doi: 10.3390/jpm12040652.Zarrinkoob L., Ambarki K., Wåhlin A., Birgander R., Eklund A., Malm J. Blood flow distribution in cerebral arteries. J Cereb Blood Flow Metab. 2015;35(4):648-54. doi: 10.1038/jcbfm.2014.241.Zarrinkoob L., Ambarki K., Wåhlin A., Birgander R., Eklund A., Malm J. Blood flow distribution in cerebral arteries. J Cereb Blood Flow Metab. 2015;35(4):648-54. doi: 10.1038/jcbfm.2014.241.Etminan N., Rinkel G.J. Unruptured intracranial aneurysms: development, rupture and preventive management. Nat Rev Neurol. 2016;12(12):699-713. doi: 10.1038/nrneurol.2016.150.Etminan N., Rinkel G.J. Unruptured intracranial aneurysms: development, rupture and preventive management. Nat Rev Neurol. 2016;12(12):699-713. doi: 10.1038/nrneurol.2016.150.Oliveira I., Gasche J. L., Militzer Ju., Baccin C. Hemodynamic and morphological case study of an intracranial aneurysm inception and evolution. 25th International Congress of Mechanical Engineering - COBEM 2019. 20-25 October. 2019. doi: 10.26678/ABCM.COBEM2019.COB2019-0516Oliveira I., Gasche J. L., Militzer Ju., Baccin C. Hemodynamic and morphological case study of an intracranial aneurysm inception and evolution. 25th International Congress of Mechanical Engineering - COBEM 2019. 20-25 October. 2019. doi: 10.26678/ABCM.COBEM2019.COB2019-0516

The authors declare that there are no conflicts of interest present.