Patient-specific modelling of stented coronary bifurcations: a validated, OCT-based reconstruction methodology for CFD analyses

An OCT-based reconstruction methodology of patient-specific coronary artery models was developed for the execution of CFD simulations. The reconstruction methodology was validated on a phantom, which was representative of a typical human coronary artery segment. Such an evaluation was carried out by imaging the phantom with a micro-computed tomography (µCT) equipment that provided an objectively correct 3D reconstruction, used as ground-truth. The 3D reconstruction was successfully used to perform CFD analyses, demonstrating a great potential for patient-specific investigations. The developed framework was employed to study the post-operative hemodynamics of sixteen patients. Among those a subset of twelve cases underwent OCT acquisitions after 9-months from the intervention. Such images were used to compute the percentage of restenosis area at the scaffolded segment, which was then compared with the distribution of hemodynamics superficial quantities. This last showed similarities with the 2D map of the distance between lumen contours at follow-up and baseline. Such findings were in agreement with the literature, which supported the potential application in cardiovascular intervention. To conclude, the described approach provided valuable complementary information, which might improve the clinical outcomes in this subset of coronary artery diseases.

E’ stato sviluppato un metodo basato su immagini OCT per la ricostruzione di modelli di arteria coronarica paziente-specifici. Il metodo di ricostruzione è stato validato per mezzo di un provino, rappresentativo di un segmento di arteria coronarica umana. Tale analisi è stata effettuata tramite l’acquisizione di immagini con un sistema di micro-tomografia computerizzata (µCT) che ha fornito una ricostruzione 3D oggettivamente corretta, usata come riferimento. La ricostruzione 3D è stata utilizzata per svolgere analisi CFD, dimostrando l’applicabilità per studi paziente-specifici. Il procedimento di analisi è stato adottato per studiare l’emodinamica post-operatoria di sedici pazienti. Tra questi un sottoinsieme si dodici casi è stato sottoposto ad acquisizioni OCT dopo 9 mesi dall’intervento. Tali immagini sono state usate per calcolare la percentuale di restenosi nel segmento con lo stent, che è stata a sua volta confrontata con la distribuzione di quantità emodinamiche superficiali. Queste ultime hanno mostrato somiglianza con la mappa 2D della distanza tra contorni del lume all’impianto e alla visita di controllo. Questi risultati sono coerenti con la letteratura, confermando la applicabilità per la cardiologia interventistica. Per concludere, l’approccio descritto ha fornito informazioni complementari, che potrebbero migliorare l’esito clinico per il tipo di patologia delle arterie coronariche considerata.