DIVECAP

Device development and Imaging of the Vessel wall in extracranial Carotid Artery Pathology

 

Introductie

Het DIVECAP-onderzoek richt zich op verbetering van de minimaal invasieve (ofwel: endovasculaire) behandeling van twee typen afwijkingen aan de halsslagader: de stenose (vernauwing van de vaatwand) en het aneurysma (verwijding van de vaatwand) (Figuur 1).

figuur 1_nw

Behandeling van beide typen afwijkingen kan minimaal invasief plaatsvinden middels dotterbehandeling en zo nodig aanvullende stentplaatsing. Hiervoor wordt een bloedvat aangeprikt (veelal in de lies), waarna er vanaf daar een voerdraad naar de hals wordt geleid. Vervolgens wordt in dit bloedvat een stent (buisje) geplaatst om de stenose op te heffen of de aneurysma zak af te sluiten van de bloedstroom zodat deze niet verder kan groeien (Figuur 2).

figuur 2_nw

Het voordeel hiervan is dat de patiënt niet onder algehele narcose hoeft te worden gebracht, geen grote wond in de hals heeft, en sneller herstelt vergeleken met conventionele chirurgie. De minimaal invasieve behandeling van halsslagaderstenose wordt op het moment in Nederland voornamelijk binnen onderzoeksverband uitgevoerd, omdat de kans op een beroerte na het plaatsen van de stent nog altijd groter is ten opzichte van de standaard techniek middels operatieve uitschakeling. Een halsslagaderaneurysma komt weinig voor en er is dus ook weinig bekend over de gevolgen van het plaatsen van een stent.

Het DIVECAP project

In dit project wordt voor beide ziektebeelden gekeken naar (1) de invloed van het plaatsen van een stent op de bloedstroming, (2) technische verbeteringen aan stents en de manier van plaatsing, (3) het verbeteren van de selectie van zowel de patiënten die geschikt zijn voor een endovasculaire behandeling als het type stent.

Stents en bloedstroming

Om de invloed van stentplaatsing op de bloedstroming te kunnen onderzoeken, worden patiënt-specifieke modellen gemaakt van CT-scans van de halsslagaders van patiënten. De scans van de aneurysmapatiënten worden verkregen uit de grootste registry ter wereld op deze pathologie en die het UMC Utrecht heeft opgezet: www.carotidaneurysmregistry.com. Deze registry verzamelt wereldwijd medische gegevens en beeldvorming van patiënten met een aneurysma van de halsslagader. De scans van patiënten met een halsslagaderstenose worden verkregen uit de medische database van het UMC Utrecht. De halsslagader modellen worden met behulp van geavanceerde 3D print technieken geproduceerd, waarvoor deskundigheid op de Universiteit Twente aanwezig is. Met een zeer vernieuwende techniek, waarin ultrageluid en geavanceerde nabewerkingsalgoritmen gebruikt worden, kunnen bloedstroompatronen in de modellen worden gevisualiseerd en geanalyseerd in een experimentele opstelling. Het plaatsen van een stent in de verschillende modellen kan een voorspelling geven van het resultaat van behandeling (Figuur 3).1

 

figuur 3_nw

Op deze manier kan er een optimale stent per anatomische situatie worden geselecteerd. Met deze techniek kunnen ook complexe flow patronen worden onderzocht, bijvoorbeeld in een aneurysma model (Figuur 4).2

Drukwerk

Van deze experimentele modellen worden tevens computersimulatiemodellen gemaakt, gebruik makend van de deskundigheid die aanwezig is op de Universiteit Twente, waar virtueel ook aanpassingen aan de bestaande stents kunnen worden onderzocht. Denk hierbij bijvoorbeeld aan grootte van de gaatjes in de stent, de buigzaamheid van de stent, of het materiaal van de stent.

Patiënt en stent selectie

Voor een optimale behandeling per individu is het daarnaast belangrijk om op scans van de halsslagader van de patiënt betrouwbare metingen te kunnen uitvoeren die mogelijk voorspellend zijn voor slechte uitkomst. Met andere woorden, welke patiënt heeft een hoog risico op een beroerte (na stentplaatsing), en welke patiënt niet? Het gaat bijvoorbeeld om de ernst van de stenose, het volume van de aneurysmazak, of de kronkeligheid van het vat.

               Aneurysma

De kronkeligheid van de halsslagader is gemeten met vier softwarepakketten in patiënten met een halsslagaderaneurysma (Figuur 5, de Vries 2019 Neuroradiology)3.

fig 5 nw

 

Deze pakketten bleken gelijkwaardig in het uitvoeren van deze metingen. Eén van de geteste pakketten zal in een nieuwe studie worden gebruikt om de kronkeligheid van de halsslagader te meten in patiënten met een aneurysma, en deze te vergelijken met de kronkeligheid in patiënten zonder aneurysma. Het volume van de aneurysmazak was tot op heden niet goed te meten. Een protocol is ontwikkeld voor het meten van volume van het aneurysma, en dit protocol bleek voor handmatige metingen goed uitvoerbaar en reproduceerbaar (de Vries 2019 Scientific Reports)4. In de toekomst zal dit worden uitgewerkt tot een semiautomatische tool. Hierdoor zullen we adequaat volume kunnen meten en eventuele groei tijdig vast kunnen stellen zodat we de juiste patiënt kunnen selecteren voor een stentplaatsing.

Stenose

Scans van de halsslagader van patiënten die in het verleden in een grote Europese studie een stent in hun halsslagader hebben gekregen zijn opnieuw bekeken. Er lijken aanwijzingen te zijn dat moeilijke anatomie van het vaatstelsel de kans op een beroerte na stentplaatsing vergroot (de Waard 2019 EJVES)5. Hopelijk kunnen we in de toekomst de patiënten met een geschikte anatomie selecteren voor stentplaatsing om de kans op een complicatie zo klein mogelijk te maken.

Conclusie

Deze informatie tezamen zal bijdragen aan de inzichten om uiteindelijk per individuele patiënt de optimale behandeling te kunnen kiezen.

 

Onderzoeksteam:

UMC Utrecht:
Prof. dr. G.J. de Borst, vaatchirurg, promotor
Dr. Evelien de Vries, MD, promovenda

Universiteit Enschede:
Prof. dr. ir. C.H. Slump, hoogleraar medische beeldvorming, promotor
Astrid Hoving, MSc, promovendus

Contactgegevens:

Prof. dr. G.J. de Borst, Vaatchirurgie
Universitair Medisch Centrum Utrecht
Kamer G04.129
Postbus 85500
3508 GA  Utrecht
Tel: 088 7556965
E-mail: g.j.deborst-2@umcutrecht.nl

Prof. dr. ir. C.H. Slump, Robotics & Mechatronics (EWI)
Universiteit Twente
Postbus 217
7500 AE Enschede
Tel: 053 4891261
E-mail: c.h.slump@utwente.nl

 

Publicaties:

1 AM Hoving, J Voorneveld, EE de Vries, E Groot Jebbink, M Versluis, JG Bosch, N de Jong, J Mikhal, GJ de Borst, CH Slump. In vitro high-frame-rate contrast-enhanced ultrasound particle image velocimetry in a carotid artery stent (2018). Progress in Biomedical Optics and Imaging – Proceedings of SPIE, 10580, art. no. 105800A.

2 J Mikhal, AM Hoving, GM Ong, CH Slump. (2019). Fully resolved simulation and ultrasound flow studies in stented carotid aneurysm model. Proc. SPIE 10951, Medical Imaging 2019: Image-Guided Procedures, Robotic Interventions, and Modeling, 1095115

3 de Vries EE, Pourier VEC, van Laarhoven CJHCM, Vonken EJ, van Herwaarden JA, de Borst GJ. Comparability of semiautomatic tortuosity measurements in the carotid artery. Neuroradiology 2019;61:147-153.

4 EE de Vries*, CJHCM van Laarhoven*, HJ Kuijf, CEV Hazenberg, JA van Herwaarden, MA Viergever, GJ de Borst. Volumetric assessment of extracranial carotid artery aneurysms. In press (Scientific Reports).

5 DD de Waard*, EE de Vries*, AE Huibers, MM Arnold, PJ Nederkoorn, LC van Dijk, A van der Lugt, PJ Koudstaal, LH Bonati, MM Brown, G J de Borst. A clinical validation study of anatomical risk scoring for procedural stroke in patients treated by carotid artery stenting in the International Carotid Stenting Study. In press (EJVES).

Overige publicaties:

EE de Vries, VGM Baldew, HM den Ruijter, GJ de Borst. Carotid artery stenting versus carotid endarterectomy: a cost-effectiveness meta-analysis. Br J Surg. 2017 Sep;104(10):1284-1292.

EE de Vries, AJA Meershoek, EJ Vonken, HM den Ruijter, JC van den Berg, GJ de Borst. The effect of stent design on clinical and radiological outcomes of carotid artery stenting: a systematic review and meta-analysis. J Vasc Surg (in press).

EE de Vries, EJ Vonken, LJ Kappelle, RJ Toorop, GJ de Borst. Short-term patency of double layer mesh stents for emergent or elective carotid artery stenting: early single center experience. Stroke (in press).

Proefschrift EE de Vries: ‘Carotid artery disease: stenting for stenosis & geometry of aneurysms’, 25 april 2019.