A través de la simulación numérica de la mecánica de aneurismas cerebrales, el profesor Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, en el marco del segundo año de desarrollo del proyecto Fondecyt 'FLOW DYNAMICS AND ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS', está desarrollando una metodología de apoyo a las decisiones médicas, donde las simulaciones computacionales puedan brindar un grado mayor de certidumbre en el diagnóstico y evaluación de este tipo de patologías. Producto de este trabajo, se cuenta con una metodología consolidada para la reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales y para la realización de simulaciones de mecánica de fluidos computacional (CFD) y con interacción fluido - estructura (FSI), para el estudio de aneurismas cerebrales sin tratamiento. Por otro lado, el efecto del tratamiento de un aneurisma, desde el punto de vista mecánico, es un punto aún no abordado. A grandes rasgos existen dos tipos de tratamientos de aneurismas: la cirugía convencional, y el tratamiento endovascular. Éste último busca modificar la circulación de sangre en el aneurisma para evitar su ruptura. En esta memoria de título se modeló y simuló un modelo de tratamiento endovascular tipo stent, que consiste en introducir una malla trenzada de metal flexible dentro de la arteria portadora del aneurisma, y se realizó una comparación de los resultados obtenidos de la simulación con el modelo de stent con los obtenidos previo al tratamiento, en el contexto de las simulaciones CFD. Se observó que el stent no tiene efectos importantes aguas arriba y aguas abajo del aneurisma, pero sí tiene efectos significativos en la zona del aneurisma. Los esfuerzos de corte en la pared del aneurisma disminuyen con la inserción del stent, llegando a disminuciones cercanas al 80% en el fondo del aneurisma. La velocidad de entrada al aneurisma también disminuye, lo cual provoca que el caudal de entrada siga la misma tendencia, obteniéndose reducciones del 38%. También se redujo la velocidad en el plano transversal paralelo al sentido del flujo en la arteria. Finalmente, debido a la utilización de un modelo de fluido no newtoniano, se notó un aumento de la viscosidad efectiva en el interior del aneurisma, en un plano transversal, paralelo al sentido del flujo sanguíneo en la arteria.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-08-02T19:43:49Z No. of bitstreams: 1 2017_LigiaCanongiadeAbreuCardoso_PARCIAL.pdf: 2530188 bytes, checksum: 348c031509a8d7a5d00f67054fd15860 (MD5) / Rejected by Ruthléa Nascimento (ruthleanascimento@bce.unb.br), reason: on 2017-08-02T20:27:56Z (GMT) / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-08-02T20:32:31Z No. of bitstreams: 1 2017_LigiaCanongiadeAbreuCardoso_PARCIAL.pdf: 1700025 bytes, checksum: e9b30d078485db4f8f95483f6e203034 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-06T18:24:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LigiaCanongiadeAbreuCardoso_PARCIAL.pdf: 1700025 bytes, checksum: e9b30d078485db4f8f95483f6e203034 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-06T18:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LigiaCanongiadeAbreuCardoso_PARCIAL.pdf: 1700025 bytes, checksum: e9b30d078485db4f8f95483f6e203034 (MD5) Previous issue date: 2017-10-06 / O Acidente Vascular Encefálico (AVE) corresponde a uma disfunção neurológica aguda causada pela interrupção do fluxo sanguíneo em áreas do encéfalo, ocasionando diversas incapacidades e o acometimento global interfere em atividades diárias da vida do paciente. O Acidente Vascular Encefálico Hemorrágico (AVEH), compreende a hemorragia subaracnóide e a hemorragia intraparenquimatosa, que tem como principal doença associada a hipertensão arterial sistêmica (HAS). No Brasil, são registradas mais de 68 mil mortes por AVE anualmente, tal doença representa a primeira causa de morte e incapacidade no país, gerando impacto social e econômico. Neste trabalho foram avaliados Polimorfismos Genéticos em pacientes diagnosticados com AVEH e/ou Aneurisma Intracerebral. Polimorfismo genético pode ser compreendido quando há mutação de nucleotídeos em pelo menos 1% dos indivíduos da espécie, onde um específico gene apresenta variações em suas sequências codificadora, não-codificadora ou promotoras, o que pode acarretar fenótipos diferentes. O objetivo do presente estudo foi investigar possível associação entre os polimorfismos dos genes CTLA4, NOS3 e CYP e a ocorrência do AVEH e/ou Aneurisma Intracerebral, descrevendo frequências alélicas e genotípicas, avaliando diferentes manifestações clínicas e prognósticos de pacientes residentes no Distrito Federal. Os participantes preencheram uma ficha de identificação e foram sujeitos à coleta de sangue venoso. Após a coleta, foi realizada extração do DNA, PCR-RFLP e análise do genótipo. As frequências genotípicas foram estimadas por contagem direta, por meio do programa SPSS versão 23.0. Para comparação das distribuições das frequências foi aplicado o teste do qui-quadrado, de forma a detectar possíveis associações dos genótipos entre os grupos caso e controle. Foram consideradas associações com probabilidades menores que 5% (P<0,05). Concluiu-se que independente do polimorfismo a presença da HAS é um fator de risco para a ocorrência de AVEH/Aneurisma e quando analisado o polimorfismo CTLA4 -318 C/T, a presença do genótipo CT, foi considerada um fator de risco para a ocorrência de AVEH/Aneurisma. Os demais polimorfismos não obtiveram diferença estatística quanto à associação entre os diferentes genótipos. / Stroke refers to an acute neurological dysfunction caused by disruption of blood flow in areas of the brain, causing various disabilities, and global impairment interferes with daily activities of the patient's life. Hemorrhagic Stroke (HS), includes subarachnoid hemorrhage and intraparenchymal hemorrhage, which has as its main disease associated with systemic arterial hypertension (SAH). In Brazil, more than 68 thousand deaths per year are registered, this disease represents the first cause of death and disability in the country, generating social and economic impact. Genetic polymorphism can be understood when there is a mutation of nucleotides in at least 1% of the individuals of the species, where a specific gene presents variations in its coding, non-coding or promoter sequences, which can lead to different phenotypes. The aim of the present study was to investigate possible association between the CTLA4, NOS3 and CYP gene polymorphisms and the occurrence of hemorrhagic stroke/intracerebral aneurysm, describing allelic and genotype frequencies, evaluating different clinical manifestations and prognoses of patients residing in the Federal District. Participants filled out an identification form and were subjected to venous blood collection. After the collection, DNA extraction, PCR-RFLP and genotype analysis were performed. The genotypic frequencies were estimated by direct counting, using SPSS software version 23.0. To compare the frequency distributions, the chi-square test was applied in order to detect possible associations of genotypes between the case and control groups. Associations with probabilities less than 5% (P <0.05) were considered. It was concluded that regardless of the polymorphism the presence of SAH is a risk factor for the occurrence of hemorrhagic stroke/Aneurysm. Analyzing the CTLA4 -318 C/T polymorphism, the presence of the CT genotype was considered a risk factor for the occurrence of hemorrhagic stroke/Aneurysm. The other polymorphisms did not present statistical difference regarding the association between the different genotypes.

Submitted by Ramon Santana (ramon.souza@ufpe.br) on 2015-03-13T17:21:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE BIBLIOTECA - 01 AGOSTO DE 2014.pdf: 2014894 bytes, checksum: 9e2233a621684c5c2e8ddc908eecff84 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T17:21:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE BIBLIOTECA - 01 AGOSTO DE 2014.pdf: 2014894 bytes, checksum: 9e2233a621684c5c2e8ddc908eecff84 (MD5) Previous issue date: 2013-03-13 / Introdução: As Malformações Arteriovenosas Cerebrais (MAVs) são lesões vasculares provocadas pela persistência de fístulas arteriovenosas primitivas, apresentam aspecto em novelo com pedículos arteriais e veias de drenagem hipertrofiadas. O risco de morbidade e mortalidade pós-cirúrgica segundo a graduação aumenta de acordo com o grau da lesão. Objetivos: Avaliar através de angiografias cerebrais o perfil clínico das MAVs. Métodos: Foram estudados 1.760 indivíduos da região do nordeste brasileiro através da angiografia cerebral com apresentações clínicas diversas, diagnosticada 108 portadores de MAVs cerebrais, seguido de estudo da angioarquitetura com o intuito de fornecer as graduações das malformações, a presença de variações anatômicas e a formação de aneurismas. Resultados: Em todas MAVs o sinal clínico determinante foi o sangramento, principalmente quando relacionados com a presença de aneurismas intranidais e de fluxo. A constatação diagnóstica das MAVs tem prevalência acima dos 21 anos, independente de regiões, classe social ou sexo. Em ambos os sexos, não encontrou-se nenhuma diferença estatística capaz de predispor um caráter sexual. A convulsão teve uma presença maior na MAV grau IV onde existe maior roubo de fluxo e regime de hipertensão intracraniana, sendo um dos principais fatores para o desenvolvimento de crises convulsivas. As MAVs menos agressivas I e II com boa indicação cirúrgica e de baixo grau de morbidade pós-operatória, apresentavam fatores de risco elevados como aneurismas intranidais (05 no grau I e 12 no grau II). Não pode-se determinar se a formação aneurismática está relacionada ao desenvolvimento dos aneurismas cerebrais quando avaliou-se e correlacionou-se com a angioarquitetura das MAVs. Conclusão: Com base nos achados pode sugerir que a graduação de Spetzler e Martin associada ao estudo da angioarquitetura é importante para a indicação cirúrgica e que a persistência de variações anatômicas embrionárias arteriais podem ser um determinante na formação dos aneurismas intracranianos.

Orientador: Donizeti Cesar Honorato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T22:21:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kaleff_PauloRoland_D.pdf: 1126011 bytes, checksum: 23cb0c05a54790e4896ebd16d8754941 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A angiotomografia cerebral 3D (ATC) passou a ser uma alternativa à angiografia por subtração digital (ASD) para a detecção dos aneurismas intracranianos. As recomendações atuais para a hemorragia subaracnóidea aguda (HSA) secundária à ruptura de aneurismas intracranianos incluem o tratamento definitivo precoce. O objetivo primário deste estudo foi o de avaliar a contribuição da ATC para a diminuição do tempo entre o diagnóstico da HSA e o diagnóstico do aneurisma, bem como para a diminuição do tempo entre a admissão do paciente e a exclusão do aneurisma, quando comparada com a ASD. Como objetivo secundário buscou-se comparar a sensibilidade de ambos os métodos diagnósticos, comparar os resultados clínicos de dois grupos de pacientes diagnosticados pala ATC e/ou pela ASD e avaliar a contribuição da ATC na abordagem cirúrgica aos hematomas secundários à ruptura de aneurismas intracranianos. Uma análise retrospectiva foi conduzida cobrindo 100 pacientes admitidos com HSA e diagnosticados para aneurisma via ATC (n=60) ou via ASD (n=40). Os dados coletados foram divididos de acordo com o método diagnóstico utilizado inicialmente para a detecção do aneurisma. Os tempos transcorridos entre o diagnostico da HSA e o diagnóstico do aneurisma foi consistentemente inferior para os pacientes submetidos à ATC (p<0.000005). Em relação ao tempo transcorrido entre a admissão e o tratamento definitivo, 70% das ocorrências para pacientes submetidos à ATC ficaram abaixo de 72 horas enquanto 60% das ocorrências para pacientes submetidos à ASD excederam 72 horas (p<0.003). A sensibilidade da ATC para aneurismas rotos foi de 0, 967 e para todos os aneurismas de 0, 931. A maioria dos casos submetidos à ATC antes da drenagem do hematoma teve o aneurisma tratado no mesmo procedimento cirúrgico. A ATC contribuiu para a redução do tempo entre o diagnóstico da HSA e o diagnóstico do aneurisma, bem como para a redução do tempo entre a admissão e o tratamento definitivo do aneurisma. A sensibilidade dos métodos foi equivalente, especialmente para os aneurismas rotos, em exames tecnicamente satisfatórios. Nos casos de hematomas secundários à ruptura de aneurismas intracranianos, a realização da ATC previamente à abordagem cirúrgica contribuiu para o tratamento definitivo do aneurisma no mesmo procedimento cirúrgico da drenagem do hematoma / Abstract: Due to its technical advancements, 3D cerebral computed tomography angiography (CTA) is increasingly being considered as an alternative to digital subtraction angiography (DSA) in the detection of intracranial aneurysms. Actual guidelines for acute subarachnoid hemorrhage (aSAH) recommend early definitive treatment. The primary goal of this study was to evaluate the contribution of CTA in shortening of time span between the diagnosis of the aSAH and the diagnosis of the aneurysm, as well as the shortening of time span between admission and definitive aneurysm treatment, when compared to DSA. As secondary goals we aimed at comparing the sensitivity of both methods, at comparing the clinical results between two studied patient groups diagnosed by CTA and/or by DSA and at evaluating the contribution of CTA to the surgical approach to intracranial hematomas secondary to aneurysm rupture. A retrospective analysis was performed covering 100 patients admitted with aSAH and diagnosed with intracranial aneurysms either by CTA (n=60) or by DSA (n=40). The data collected for both groups were separated according to the method used for the initial diagnosis of the aneurysm. The time spans between the diagnosis of the aSAH and the diagnosis of the aneurism were consistently smaller for CTA patients than for DSA patients (p<0.000005). Regarding the time spans between the admission and the final treatment, 70% of the outcomes for CTA patients remained below 72 hours and 60% of the outcomes for the DSA group exceeded 72 hours (p<0.003). The sensitivity for ruptured aneurysms was 0,967 and for all aneurysms 0,931. In the majority of cases where a CTA was performed previously to the hematoma evacuation the aneurysm could be treated in the same surgical procedure. CTA contributed to the shortening of the time elapsed between the diagnosis of the aSAH and the diagnosis of the aneurysm, as well as to the shortening of the time elapsed between admission and definitive treatment. The sensitivity of the methods was equivalent, especially for ruptured aneurysms, in technically satisfactory CTA. The use of CTA did not have a negative impact in the clinical outcome or the treatment. CTA performed previously to hematoma evacuation contributed to the definitive treatment of the aneurism in the same surgical approach / Doutorado / Neurologia / Doutor em Ciências Médicas

Los aneurismas son dilataciones anormales de las arterias causadas por problemas en sus paredes. Éstos pueden originar leves molestias durante su existencia o incluso ser asintomáticos, pero son capaces de causar severos daños a la salud si revientan. La velocidad de la sangre, los esfuerzos de corte sobre las paredes y la distribución de presión son factores muy importantes en el nacimiento y desarrollo de los aneurismas cerebrales. Debido a la gran dificultad de obtener estos datos mediante exámenes en pacientes, es que toma importancia la diversa cantidad de simulaciones que se pueden llevar a cabo en el contexto de la hemodinámica. Actualmente el Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile desarrolla un proyecto para apoyar las decisiones médicas, en el cual las simulaciones computacionales pueden hacer más confiables los diagnósticos y las evaluaciones de pacientes que padecen esta enfermedad. En el marco del proyecto FONDECYT titulado FLOW DYNAMICS AND ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS, se desarrolla este tema de memoria, el cual se enfoca en la simulación del problema para obtener la fluidodinámica de los aneurismas cerebrales. Con la ayuda de exámenes computacionales obtenidos del Instituto de Neurocirugía Asenjo, se pueden extraer las geometrías reales de pacientes que padecen este tipo de anomalías arteriales. Esta información, sumada a la existencia de una metodología diseñada por memoristas anteriores, permite transformar el formato generado por el equipo médico en un formato útil para el programa ADINA, que es el software que se utiliza para la simulación numérica de los aneurismas. En el presente trabajo se caracteriza la fluido-dinámica de 25 aneurismas diferentes y se realiza un análisis estadístico entre su caudal de entrada, esfuerzos de corte en las paredes (WSS), viscosidad máxima y tiempo de residencia con un factor geométrico (NSI). Además se simulan 3 casos con alteraciones en las condiciones de borde para analizar los cambios que se producen en la fluido-dinámica al asumir condiciones diferentes de velocidad, presión y viscosidad. Finalmente se obtienen conclusiones globales del comportamiento de la fluidodinámica dentro y fuera de los aneurismas, junto con las consecuencias de los cambios en las condiciones de borde y la validación del factor de forma en la estimación de las variables de interés.

Submitted by Nadir Basilio (nadirsb@uninove.br) on 2015-07-27T15:13:50Z No. of bitstreams: 1 Benedito Jamilson Araujo Pereira.pdf: 2332120 bytes, checksum: b715adc7f3a69ca8a5c81d5a6b38fa98 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-27T15:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benedito Jamilson Araujo Pereira.pdf: 2332120 bytes, checksum: b715adc7f3a69ca8a5c81d5a6b38fa98 (MD5) Previous issue date: 2013-12-18 / In vascular microsurgery, the clipping of intracranial aneurysms may result in partial or complete occlusion of the parental artery, resulting in ischemic infarction. Methods that analyze cerebral blood flow during this procedure are essential to prevent those complications. The use of Ultrassom Doppler (USD) to assess vascular hemodynamics of vessels and aneurysms before and after clipping presents good results compared to the gold-standard technique, intraoperative angiography. Objective: To analyze the impact of the MD introduction, as a method of analysis of cerebral blood flow during microsurgery of intracranial aneurysms by checking the partial occlusion of the aneurysm and the occurrence of stenosis, comparing these results with those provided by the postoperative digital subtraction angiography (DSA), and the occurrence of ischemic infarction on the postoperative computerized tomography (CT) images. Patients and Methods: We reviewed retrospectively the last 50 patients operated on before the introduction of the MD compared to the first 50 patients operated on using this technique. All patients underwent pre and postoperative DSA to analyze the occurrence of residual aneurysms and the occlusion of parental arteries, as well as pre and postoperative CT to assess the incidence of ischemic infarction, postoperatively. Results: CT findings: 9 (18%) of the 50 patients evaluated in the group where the MD was not used showed hypodensity in the postoperative CT images, while only 2 patients showed infarction in the group in which the MD was used (p = 0.02). Regarding the postoperative angiography findings, the results were as follows: in the group in which the MD was not used, 10 patients presented unexpected findings (residual aneurysms, stenosis and arterial occlusion); whereas in the group in which the MD was used, those unexpected findings were observed in only 3 patients (p = 0.023). Conclusion: The MD was an excellent method for cerebral blood flow assessment during the microsurgery of intracranial aneurysms, reducing the unexpected angiographic results (residual aneurysms, stenosis and arterial occlusion), as well as reducing the incidence of ischemic infarction on postoperative CT images, when compared with the group where this method was not used, evidencing a positive impact of this method in the treatment of intracranial aneurysms. / Durante a microcirurgia vascular para clipagem de aneurismas intracranianos pode ocorrer à oclusão parcial ou completa da artéria que origina o aneurisma e, consequentemente, infarto isquêmico decorrente desta oclusão inadvertida. Métodos que analisam o fluxo sanguíneo durante este tipo de cirurgia são fundamentais para evitar estas complicações. A utilização do Ultrassom-doppler (USD) vascular para avaliar a hemodinâmica dos vasos e aneurismas antes e após a clipagem dos últimos, apresenta bons resultados quando comparados à técnica padrão-ouro que é a angiografia digital por subtração intra-operatória. Objetivo: Analisar o impacto da utilização do USD como método de análise do fluxo sanguíneo cerebral durante a microcirurgia dos aneurismas intracranianos, verificando a oclusão parcial dos aneurismas e a ocorrência de estenose, comparando estes resultados com os resultados da ADS pós-operatória, ou oclusão vascular inadvertida e isquemias pós-operatórias através de imagens de tomografia computadorizada. Casuística e Métodos: Foram analisados retrospectivamente os últimos 50 pacientes operados antes da introdução do USD comparando com os resultados dos primeiros 50 aneurismas operados utilizando esta técnica. Todos os pacientes foram submetidos à ADS pré- e pós-operatórias para a análise de aneurisma residual e oclusão de artérias, além de tomografia computadorizada de crânio para a análise de infarto isquêmico pós-operatório. Resultados: Em relação às alterações tomográficas, 9 (18%) dos 50 pacientes avaliados no grupo sem uso do USD, apresentaram hipodensidade nas imagens de tomografias pós-operatórias, ao passo que apenas 2 casos apresentaram estas alterações no grupo em que o USD, foi utilizado (p=0,02). A angiografia pós-operatória apresentou os seguintes resultados: no grupo em que o USD não foi utilizado, observamos resultados diferentes do normal em 10 pacientes, ao passo que no grupo em que o USD foi utilizado estas alterações foram observadas em apenas 3 pacientes (p=0,023). Conclusão: O USD se mostrou um excelente método para a análise do fluxo sanguíneo cerebral durante a microcirurgia de aneurismas intracranianos, com redução de resultados angiográficos subótimos (aneurisma residual, estenose e oclusão arterial), assim como redução de infarto isquêmico na TC de crânio pós-operatória, quando comparado com o grupo onde este método não foi utilizado, evidenciando um impacto positivo deste método no tratamento dos aneurismas intracranianos.

INTRODUÇÃO: A craniotomia pterional é uma das técnicas mais utilizadas em neurocirurgia. É uma craniotomia que tem constantemente sido comparada com técnicas alternativas utilizadas para acessar alvos anatômicos similares. Esta craniotomia, contudo, apresenta desvantagens, necessitando de dissecção completa do músculo temporal. Prognósticos estéticos desfavoráveis são comuns e atribuídos à atrofia do músculo temporal e do tecido adiposo adjacente ou à lesão do ramo frontal do nervo facial. A neurocirurgia moderna busca equilibrar o balanço entre o traumatismo cirúrgico tecidual e a exposição microcirúrgica. Algumas modificações técnicas têm sido sugeridas para reduzir o tamanho da craniotomia pterional, visando reduzir o traumatismo tecidual e melhorar os resultados estéticos. Entretanto, estas modificações não permitem exposição cirúrgica suficiente nem garante resultados cosméticos melhores. Esta tese descreve uma nova técnica, denominada craniotomia minipterional, e compara a exposição anatômica por ela proporcionada com a da craniotomia pterional convencional. MATERIAL E MÉTODOS: A exposição anatômica proporcionada pelas craniotomias pterional e minipterional foram comparadas em oito lados de cabeça de espécimes anatômicas usando um sistema computadorizado de localização estereotáxica (Optotrak 3020, Nothern Digital, Waterloo, ON, Canada) para medir uma área hexagonal pré-definida de exposição cirúrgica, um microscópio robótico (Surgiscope; Elekta Instruments, Inc, Atlanta, GA) para quantificar a exposição angular de três alvos anatômicos (bifurcações das artérias carótida interna e da artéria cerebral e o ponto médio da artéria comunicante anterior), e um sistema de neuronavegação (Medtronic Surgical Navigation Technologies, Louisville, CO) para avaliar os limites da exposição cirúrgica de cada craniotomia. Os dados foram submetidos à análise estatística utilizando análise de variância (ANOVA) RESULTADOS: Não houve diferenças estatísticas na área de exposição cirúrgica total entre as duas craniotomias (pterional=1524,7 +/- 305,0 mm2; minipterional = 1469,7 +/- 380,3 mm2; p>0,05) ou entre os componentes ipsilateral, intermédio e contralaterais da área total (p>0,05). Nenhuma diferença foi observada na exposição angular ao longo dos eixos longitudinal e transversal para os três alvos anatômicos considerados (bifurcações das artérias carótida interna e da artéria cerebral média e o ponto médio da artéria comunicante anterior) (p>0,05). Exceto para o segmento distal do compartimento opérculo-insular da cisterna sylviana, nenhuma diferença significativa nos limites da exposição cirúrgica das duas craniotomias foi evidenciada pelo sistema de neuronavegação. CONCLUSÃO: A craniotomia minipterional propicia exposição cirúrgica comparável àquela oferecida pela craniotomia pterional. / INTRODUCTION: Pterional craniotomy is one of the most used and versatile approaches in neurosurgery. It constitutes a standard against which alternative surgical techniques to the same anatomic targets have been compared for years. This technique, however, is not without disadvantages. It requires complete dissection of the temporalis muscle. Poor outcomes are common and can be attributed to atrophy of the temporalis muscle and superficial temporal fat pad or to injury of the frontal branch of the facial nerve. Contemporary neurosurgical techniques strive to balance the need to minimize tissue trauma and to maximize anatomic exposure. Many surgical modifications have been described to minimize the size of the pterional craniotomy in an effort to decrease tissue trauma and improve cosmetic outcomes. In many instances, however, these modifications neither ensure a sufficient anatomic exposure nor guarantee satisfactory aesthetic outcomes. This thesis describes a novel technique, the minipterional craniotomy, and compares its anatomic exposure with that provided by the pterional technique. MATERIALS AND METHODS: The anatomic exposure offered by the minipterional and pterional techniques were compared in eight sides of cadaver heads using a computerized tracking system (Optotrak 3020, Nothern Digital, Waterloo, ON, Canada) to measure a predefined hexagonal area of surgical exposure, a robotic microscope (Surgiscope; Elekta Instruments, Inc, Atlanta, GA) to quantify angular exposure in the transverse and longitudinal axis for three anatomic targets (bifurcations of internal carotid and middle cerebral arteries and the middle point of the anterior communicating artery), and an image-guidance system (Medtronic Surgical Navigation Technologies, Louisville, CO) to evaluate the limits of exposure for each craniotomy. Data were submitted to statistical analysis using ANOVA. RESULTS: There were no statistical differences in the total area of surgical exposure between the two craniotomies (pterional=1524.7 +/- 305.0 mm2; minipterional = 1469.7 +/- 380.3 mm2; p>0.05) or among the ipsilateral, middle, and contralateral components of the area (p>0.05). There were no differences in angular exposure along the longitudinal and transverse axis angles for the three selected targets, the bifurcations of internal carotid and middle cerebral arteries, and the anterior communicating artery (p> 0.05). Except for the distal portion of the operculoinsular compartment of the sylvian fissure, no significant differences in the limits of the surgical exposure through the pterional and minipterional were apparent on the image-guidance system. CONCLUSION: The minipterional craniotomy provides comparable surgical exposure to that offered by the pterional technique.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bulant.pdf: 14030619 bytes, checksum: 7bdeb54a02eeadbb90a53496f04a524c (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / This work focuses on tomographic reconstruction and three-dimensional arterial structures segmentation problems, understanding both as fundamentals modules of patient specific-based cardiovascular modeling. Is in this context where the possibility of improving information quality contained in medical images, by means of more accurate reconstruction methods, is of interest because of its impact on segmentation algorithm precision, allowing the construction of more realistic vessel geometrical models. Specifically, in this work, we study the reconstruction from projection inverse problem based on the classic simplified model for x-ray interaction, using the Radon transform, in two and three dimensions with different acquisition geometries. Then, we present the standard methods, which are based on analytic inversion of the Radon transform in the form of back-projection. An iterative reconstruction method based on sensitivity analysis, was studied and adapted to work in a parallel and matrix-free form. In addition, a novel reconstruction method, with foundations given by the theoretical framework of variational formulations, is developed. In view of the characteristics of the methodology, the computational implementation is carried out following a distributed computing paradigm on top of a matrix-free form version of the method. We perform parameter sensitivity analysis for each method, and a quantitative comparative analysis among them, using the well known Shepp-Logan head phantom, is also presented. Some preliminary reconstruction studies with real data are presented. In the context of medical image segmentation, we explore two alternatives for arterial structures segmentation from three dimension images acquired on three-Dimensional Rotational Angiography and Computed Tomography Angiography clinical studies. The first methodology is based on a simple seeded region growing algorithm, combined with thresholding and anisotropic diffusion techniques. The second pipeline uses a Level Set approach, initialized with the colliding fronts algorithm. Now days, Level Set methods variants are gaining popularity for vessel segmentation problems. In this work, we present a qualitative comparison by segmenting a numerical phantom, as well as segmenting arterial structures on different anatomical regions of the head and neck. At last, we present some recommendations for method and parameter choosing, as a function of the anatomical region. / Este trabalho foca-se nos problemas da reconstrução tomográfica e da segmentação de estruturas arteriais em três dimensões, entendendo ambos como blocos fundamentais na modelagem do sistema cardiovascular humano orientada a pacientes específicos. Dentro deste contexto, a possibilidade de melhorar a qualidade das informações contidas nas imagens médicas realizadas em estudos clínicos via métodos de reconstrução mais precisos torna-se atraente porque impacta diretamente na acurácia das técnicas de segmentação, e permite a construção de modelos geométricos mais próximos à realidade. Especificamente, neste trabalho, o problema inverso de reconstrução a partir de projeções é estudado empregando o modelo simplificado clássico, via a transformada de Radon, para duas e três dimensões com diferentes geometrias de amostragem. Logo, os métodos de resolução padrão baseados na inversão analítica desta transformada em forma de back-projection foram estudados. Um método iterativo baseado em análise de sensibilidade, denominado aqui como método baseado no gradiente topológico, foi estudado e adaptado para funcionar com um esquema matrix-free em paralelo. Em seguida, um novo método com fundamentos na teoria de formulações variacionais é desenvolvido. Devido às características do método, o mesmo é implementado computacionalmente empregando paralelismo e um formato matrix-free. Um estudo quantitativo sobre os parâmetros de cada método é fornecido, assim como também um estudo comparativo entre todos eles usando o amplamente difundido fantasma de Shepp-Logan. Por fim, estudos preliminares com projeções de estudos de angiografias rotacionais tridimensionais são apresentados. No contexto da segmentação de imagens médicas, duas alternativas são apresentadas para segmentar estruturas arteriais a partir de imagens tridimensionais provenientes de estudos de angiografia rotacional e tomográfica. A primeira metodologia baseia-se num enfoque simples de crescimento de região, combinado com thresholding e suavizado anisotrópico. A segunda metodologia utiliza um enfoque de Level Set, inicializado por uma técnica denominada colliding fronts. Na atualidade diversas variantes do método de Level Set têm ganhado popularidade na segmentação de estruturas arteriais. Neste trabalho comparam-se qualitativamente ambas alternativas com um fantasma numérico, e na segmentação de estruturas arteriais presentes em imagens médicas localizadas em diversas regiões anatômicas. Por fim, recomendações sobre o método mais conveniente a ser utilizado em cada região junto com valores para os parâmetros são fornecidos.

Over the last decade, there has been a growing interest in assessing cerebral aneurysmal wall motion, because of its potential connections to the biomechanical conditions of the vessel wall, which could eventually aid the prediction of aneurysmal rupture risk. Such quantification could provide a valid surrogate for the vascular wall status and integrity. However, the vast majority of current morphological indices used in the literature to predict growth and rupture in cerebral aneurysms do not take into account the temporal changes that occur during the cardiac cycle. This is because these indices are derived from image modalities that do not provide sufficient temporal and/or spatial resolution to obtain dynamic aneurysm information, which is expected to be similar to or below image resolution. Among currently available vascular imaging techniques, 3D rotational angiography (3DRA) and digital subtraction angiography (DSA) have the highest spatial (and temporal) resolution. Still, for a human operator relying solely on qualitative visual observation, even when using images from these modalities, to objectively analyze the small motion and shape changes of the cerebrovasculature of an individual throughout the cardiac cycle is difficult, if not impossible. Therefore, the availability of a robust morphodynamic analysis tool is needed. In this context, this thesis focuses on developing techniques to estimate, quantify and analyze cerebrovascular wall motion, particularly aneurysmal wall motion, using such modalities. The main contributions of the thesis are: 1) a first methodology to estimate and model patient-specific cerebrovascular morphodynamics over one cardiac cycle, through a proposed multiple 2D to 3D image registration framework; 2) an extension of this methodology to provide robust and efficient estimates of cerebrovascular wall motion for clinical evaluation and for further biomechanical modeling of the cerebrovascular wall; 3) a patient study that demonstrates the validity of the developed techniques from clinical practice, through an analysis of 3DRA and DSA images. Each of these contributions is published in or submitted to a peerreviewed international journal. / Durante la última década se ha dado un creciente interés en la evaluación del movimiento de la pared vascular en aneurismas cerebrales. Éste hecho ha sido motivado en gran medida por la relación existente entre dicha motilidad y sus condiciones biomecánicas, pudiendo éstas llegar a ser útiles en la predicción del riesgo de ruptura del aneurisma cerebral analizado. De este modo, de ésta cuantificación, se podría llegar a derivar un indicador indirecto del estado e integridad de la pared vascular. Sin embargo, la gran mayoría de los índices morfológicos utilizados en la actualidad para predecir crecimiento y ruptura de aneurismas cerebrales no consideran los cambios que se producen en el tiempo a lo largo del ciclo cardíaco. Esto se debe a que dichos índices se obtienen a partir de modalidades de imagen que no proporcionan suficiente resolución espacial y/o temporal para obtener información dinámica del aneurisma, cuyo rango de variación se espera sea similar o inferior a la resolución de la imagen. Entre las técnicas de imagen vascular disponibles en la actualidad, la angiografía rotacional 3D (3DRA) y la angiografía de substracción digital (DSA) son las que ofrecen la mayor resolución espacial (y temporal). De todos modos, aún utilizando imágenes de estas modalidades, el análisis objetivo de pequeñas diferencias de forma y movimiento en los vasos cerebrales de un individuo a lo largo de un ciclo cardíaco es difícil, si no imposible para un operador humano utilizando únicamente medidas cualitativas guiadas por inspección visual. Por lo tanto, la disponibilidad de herramientas robustas para el análisis morfodinámico de la vasculatura cerebral resulta necesaria. En este contexto, la investigación de esta tesis se concentra en el desarrollo de técnicas para estimar, cuantificar y analizar el movimiento de las paredes de los vasos cerebrales, con particular énfasis en el movimiento de la pared en aneurismas, utilizando las modalidades indicadas anteriormente. En líneas generales, esta tesis presenta tres contribuciones principales: 1) una primera metodología de estimación y modelado morfodinámico de vasos cerebrales a lo largo de un ciclo cardíaco, utilizando una técnica de registrado de imágenes 2D-3D; 2) una metodología extendida para proporcionar una estimación robusta y eficiente del movimiento de las paredes de los vasos cerebrales para su evaluación clínica y posterior modelado biomecánico de dichas paredes; 3) un estudio sobre una población de pacientes que demuestra la validez de las técnicas desarrolladas en la práctica clínica, a través del análisis en imágenes de 3DRA y DSA. Cada una de estas contribuciones ha sido publicada o se encuentra en fase de revisión en revistas internacionales indexadas.

INTRODUÇÃO: A craniotomia pterional é uma das técnicas mais utilizadas em neurocirurgia. É uma craniotomia que tem constantemente sido comparada com técnicas alternativas utilizadas para acessar alvos anatômicos similares. Esta craniotomia, contudo, apresenta desvantagens, necessitando de dissecção completa do músculo temporal. Prognósticos estéticos desfavoráveis são comuns e atribuídos à atrofia do músculo temporal e do tecido adiposo adjacente ou à lesão do ramo frontal do nervo facial. A neurocirurgia moderna busca equilibrar o balanço entre o traumatismo cirúrgico tecidual e a exposição microcirúrgica. Algumas modificações técnicas têm sido sugeridas para reduzir o tamanho da craniotomia pterional, visando reduzir o traumatismo tecidual e melhorar os resultados estéticos. Entretanto, estas modificações não permitem exposição cirúrgica suficiente nem garante resultados cosméticos melhores. Esta tese descreve uma nova técnica, denominada craniotomia minipterional, e compara a exposição anatômica por ela proporcionada com a da craniotomia pterional convencional. MATERIAL E MÉTODOS: A exposição anatômica proporcionada pelas craniotomias pterional e minipterional foram comparadas em oito lados de cabeça de espécimes anatômicas usando um sistema computadorizado de localização estereotáxica (Optotrak 3020, Nothern Digital, Waterloo, ON, Canada) para medir uma área hexagonal pré-definida de exposição cirúrgica, um microscópio robótico (Surgiscope; Elekta Instruments, Inc, Atlanta, GA) para quantificar a exposição angular de três alvos anatômicos (bifurcações das artérias carótida interna e da artéria cerebral e o ponto médio da artéria comunicante anterior), e um sistema de neuronavegação (Medtronic Surgical Navigation Technologies, Louisville, CO) para avaliar os limites da exposição cirúrgica de cada craniotomia. Os dados foram submetidos à análise estatística utilizando análise de variância (ANOVA) RESULTADOS: Não houve diferenças estatísticas na área de exposição cirúrgica total entre as duas craniotomias (pterional=1524,7 +/- 305,0 mm2; minipterional = 1469,7 +/- 380,3 mm2; p>0,05) ou entre os componentes ipsilateral, intermédio e contralaterais da área total (p>0,05). Nenhuma diferença foi observada na exposição angular ao longo dos eixos longitudinal e transversal para os três alvos anatômicos considerados (bifurcações das artérias carótida interna e da artéria cerebral média e o ponto médio da artéria comunicante anterior) (p>0,05). Exceto para o segmento distal do compartimento opérculo-insular da cisterna sylviana, nenhuma diferença significativa nos limites da exposição cirúrgica das duas craniotomias foi evidenciada pelo sistema de neuronavegação. CONCLUSÃO: A craniotomia minipterional propicia exposição cirúrgica comparável àquela oferecida pela craniotomia pterional. / INTRODUCTION: Pterional craniotomy is one of the most used and versatile approaches in neurosurgery. It constitutes a standard against which alternative surgical techniques to the same anatomic targets have been compared for years. This technique, however, is not without disadvantages. It requires complete dissection of the temporalis muscle. Poor outcomes are common and can be attributed to atrophy of the temporalis muscle and superficial temporal fat pad or to injury of the frontal branch of the facial nerve. Contemporary neurosurgical techniques strive to balance the need to minimize tissue trauma and to maximize anatomic exposure. Many surgical modifications have been described to minimize the size of the pterional craniotomy in an effort to decrease tissue trauma and improve cosmetic outcomes. In many instances, however, these modifications neither ensure a sufficient anatomic exposure nor guarantee satisfactory aesthetic outcomes. This thesis describes a novel technique, the minipterional craniotomy, and compares its anatomic exposure with that provided by the pterional technique. MATERIALS AND METHODS: The anatomic exposure offered by the minipterional and pterional techniques were compared in eight sides of cadaver heads using a computerized tracking system (Optotrak 3020, Nothern Digital, Waterloo, ON, Canada) to measure a predefined hexagonal area of surgical exposure, a robotic microscope (Surgiscope; Elekta Instruments, Inc, Atlanta, GA) to quantify angular exposure in the transverse and longitudinal axis for three anatomic targets (bifurcations of internal carotid and middle cerebral arteries and the middle point of the anterior communicating artery), and an image-guidance system (Medtronic Surgical Navigation Technologies, Louisville, CO) to evaluate the limits of exposure for each craniotomy. Data were submitted to statistical analysis using ANOVA. RESULTS: There were no statistical differences in the total area of surgical exposure between the two craniotomies (pterional=1524.7 +/- 305.0 mm2; minipterional = 1469.7 +/- 380.3 mm2; p>0.05) or among the ipsilateral, middle, and contralateral components of the area (p>0.05). There were no differences in angular exposure along the longitudinal and transverse axis angles for the three selected targets, the bifurcations of internal carotid and middle cerebral arteries, and the anterior communicating artery (p> 0.05). Except for the distal portion of the operculoinsular compartment of the sylvian fissure, no significant differences in the limits of the surgical exposure through the pterional and minipterional were apparent on the image-guidance system. CONCLUSION: The minipterional craniotomy provides comparable surgical exposure to that offered by the pterional technique.