Computational biomechanical assessment of stent-graft migration risk in different thoracic endovascular aortic repair (TEVAR) strategies for left subclavian artery reconstruction
यह अध्ययन रोगी-विशिष्ट कम्प्यूटेशनल बायोमैकेनिकल सिमुलेशन का उपयोग करके यह प्रदर्शित करता है कि सिंगल-ब्रांच्ड स्टेंट-ग्राफ्ट (SBSG) तकनीक, TEVAR प्रक्रियाओं में लेफ्ट सबक्लेवियन आर्टरी पुनर्निर्माण के लिए चिमनी और फेनेस्ट्रेशन तकनीकों की तुलना में कम माइग्रेशन जोखिम के साथ बेहतर स्थिरता और अधिक अनुकूल हेमोडायनामिक्स प्रदान करती है।
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मानव महाधमनी (एओर्टा) शरीर का मुख्य राजमार्ग है, जो एक मोटी दीवार वाली धमनी है जो हृदय से शरीर के बाकी हिस्सों में ऑक्सीजन युक्त रक्त ले जाती है। कभी-कभी, इस वाहिका की आंतरिक परत में एक दरार विकसित हो जाती है, जिससे रक्त दीवार की परतों के बीच घुस जाता है। यह स्थिति, जिसे एओर्टिक डिसेक्शन कहा जाता है, एक मेडिकल इमरजेंसी है। इसे ठीक करने के लिए, डॉक्टर अक्सर थोरैसिक एंडोवैस्कुलर एओर्टिक रिपेयर, या TEVAR नामक प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। इस न्यूनतम आक्रामक सर्जरी में, धातु की जाली से सुदृढ़ एक लचीली ट्यूब, जिसे स्टेंट-ग्राफ्ट कहा जाता है, को रक्त वाहिकाओं के माध्यम से डाला जाता है और दरार को सील करने और सामान्य रक्त प्रवाह बहाल करने के लिए महाधमनी के भीतर फैलाया जाता है।
हालाँकि, महाधमनी की शारीरिक रचना हमेशा सरल नहीं होती है। ऊपर की ओर, महाधमनी मुड़ती है और सिर तथा हाथों को रक्त की आपूर्ति करने के लिए शाखाएँ निकालती है। इनमें से एक शाखा, लेफ्ट सबक्लेवियन आर्टरी, बाएं हाथ को रक्त पहुँचाती है। यदि महाधमनी में दरार इस शाखा के बहुत करीब है, तो इस धमनी को अवरुद्ध किए बिना एक मानक स्टेंट-ग्राफ्ट को सुरक्षित रूप से नहीं रखा जा सकता है, क्योंकि इससे हाथ में रक्त का प्रवाह रुक जाएगा। इस समस्या को हल करने के लिए, सर्जनों ने बाएं सबक्लेवियन आर्टरी के संबंध को फिर से बनाने के लिए तीन मुख्य रणनीतियाँ विकसित की हैं: एक अंतर्निर्मित साइड ब्रांच वाले स्टेंट-ग्राफ्ट का उपयोग करना, मुख्य ट्यूब के साथ एक दूसरी छोटी ट्यूब रखना ("चिमनी" तकनीक), या रक्त को गुजरने देने के लिए मुख्य ट्यूब में एक छेद करना ("फेनेस्ट्रेशन" तकनीक)। हालांकि ये विधियाँ काम करती हैं, लेकिन वे धमनी के भीतर जटिल आकार बनाती हैं जो स्टेंट-ग्राफ्ट को अस्थिर बना सकते हैं। यदि उपकरण सर्जरी के बाद खिसकता या विस्थापित होता है, तो यह विफल हो सकता है, जिससे गंभीर जटिलताएं हो सकती हैं।
फुदान यूनिवर्सिटी और चांगहाई अस्पताल, चीन के शोधकर्ताओं की एक टीम यह समझने के लिए आगे बढ़ी कि कौन सी तीन रणनीतियों में से कौन सी सबसे अच्छी स्थिरता प्रदान करती है। उन्होंने इस विशिष्ट अध्ययन के लिए मरीजों पर ऑपरेशन नहीं किया; इसके बजाय, उन्होंने एक वास्तविक मरीज की महाधमनी का एक अत्यधिक विस्तृत कंप्यूटर मॉडल बनाया। एक प्रीऑपरेटिव स्कैन से छवियों का उपयोग करके, उन्होंने मरीज की फटी हुई महाधमनी के सटीक आकार को फिर से बनाया, जिसमें दरार द्वारा बनाई गई गलत चैनल (फॉल्स चैनल) भी शामिल थी। फिर उन्होंने डिजिटल मॉडल में तीन अलग-अलग स्टेंट-ग्राफ्ट रणनीतियों को आभासी रूप से प्रत्यारोपित किया, और उपकरणों के विस्तार का अनुकरण किया जब तक कि वे धमनी की दीवारों से न टकरा जाएं। इससे उन्हें यह देखने में मदद मिली कि प्रत्येक उपकरण शरीर के भीतर कैसे स्थित होगा, जिसमें धातु की जाली के फैलने पर बनने वाली छोटी सिलवटें और अंतराल भी शामिल थे।
एक बार जब आभासी उपकरण अपनी जगह पर आ गए, तो शोधकर्ताओं ने महाधमनी के माध्यम से रक्त के प्रवाह का अनुकरण किया। उन्होंने उन बलों की गणना की जो बहते हुए रक्त द्वारा स्टेंट-ग्राफ्ट पर लगाए जाते हैं। स्टेंट-ग्राफ्ट को नदी में एक नाव की तरह समझें; पानी इसके विरुद्ध धक्का देता है, इसे नीचे की ओर या बगल की ओर धकेलने की कोशिश करता है। इंजीनियरिंग शब्दावली में, इस धकेलने वाले बल को विस्थापन बल (डिस्प्लेसमेंट फोर्स) कहा जाता है। शोधकर्ताओं ने मापा कि प्रत्येक तीन रणनीतियों के लिए रक्त ने मुख्य ट्यूब और ब्रांच ट्यूब पर कितना जोर लगाया। उन्होंने पाया कि "चिमनी" तकनीक का उपयोग करने वाली रणनीति, जहाँ एक दूसरी ट्यूब मुख्य ट्यूब के साथ चलती है, मुख्य उपकरण पर सबसे अधिक धकेलने वाला बल पैदा करती है। यह सुझाव देता है कि चिमनी दृष्टिकोण में मुख्य स्टेंट-ग्राफ्ट के अपनी स्थिति से खिसकने का जोखिम सबसे अधिक है।
जब स्वयं ब्रांच उपकरणों को देखा गया, तो अंतर और भी स्पष्ट थे। अंतर्निर्मित साइड ब्रांच वाले स्टेंट-ग्राफ्ट, जिसे सिंगल-ब्रांच वाला स्टेंट-ग्राफ्ट कहा जाता है, ने रक्त से सबसे कम धकेलने वाला बल अनुभव किया। अन्य दो विधियों—चिमनी और फेनेस्ट्रेशन—ने अपने ब्रांच ट्यूबों पर अंतर्निर्मित ब्रांच की तुलना में लगभग दोगुना या यहाँ तक कि नब्बे प्रतिशत अधिक बल लगाया। चूंकि ब्रांच ट्यूब छोटे होते हैं और धमनी की दीवार को पकड़ने के लिए उनका सतही क्षेत्रफल कम होता है, इसलिए ये उच्च बल उन्हें हिलने के प्रति अधिक संवेदनशील बनाते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि रक्त उपकरणों के चारों ओर कैसे बहता है। अंतर्निर्मित ब्रांच वाले डिजाइन ने रक्त को अधिक सुचारू रूप से बहने दिया, जिसमें ट्यूबों के बीच के जटिल अंतराल में अन्य दो विधियों की तुलना में कम अराजक भंवर और विक्षोभ देखे गए।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि इस विशिष्ट रोगी मॉडल के लिए, सिंगल-ब्रांच वाला स्टेंट-ग्राफ्ट सबसे स्थिर समाधान है। यह मुख्य ट्यूब और ब्रांच ट्यूब दोनों के लिए खिसकने के सबसे कम जोखिम का अनुभव करता है, और रक्त का स्वच्छ प्रवाह बनाए रखता है। जबकि फेनेस्ट्रेशन तकनीक ने मुख्य ट्यूब पर अंतर्निर्मित ब्रांच के समान कुल धकेलने वाला बल दिखाया, उस बल की दिशा अलग थी; इसने बहुत अधिक जोर से धक्का दिया जो उपकरण को पीछे की ओर हृदय की तरफ खींच सकता था। दूसरी ओर, चिमनी तकनीक ने सबसे अधिक समग्र अस्थिरता पैदा की। ये निष्कर्ष बताते हैं कि हालांकि तीनों विधियाँ धमनी की मरम्मत कर सकती हैं, लेकिन तकनीक का चुनाव मरम्मत पर कार्य करने वाले यांत्रिक बलों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है। इन बलों की भविष्यवाणी करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके, डॉक्टर प्रत्येक व्यक्तिगत रोगी के लिए सर्वोत्तम स्थिरता प्रदान करने वाली रणनीति चुन सकते हैं, जिससे इस बात की संभावना कम हो जाती है कि मरम्मत को बाद में फिर से ठीक करने की आवश्यकता पड़े।
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