Sviluppo di un modello In Silico di trombectomia meccanica tramite stent retriever e catetere di aspirazione

Cerebral stroke is currently the neurological disease with the highest incidence rate in Western countries, of which, in Italy alone, it accounts for 10 - 12% of all annual deaths. This disease can be subdivided into hemorrhagic cerebral stroke and ischemic cerebral stroke, where the latter consists of an occlusion of a cerebral artery by a thrombus or blood clot. Mechanical thrombectomy (MT) is a procedure that involves the capture and removal of the blood clot through mechanical devices in which it is possible to distinguish the stent retrievers and the suction catheter. In the last period, advanced combined techniques have been developed which integrate the characteristics of these two devices, but the existence of computational models is scarce. The aim of this thesis work is to develop an effective and reliable In Silico model to simulate a mechanical thrombectomy procedure combined with the use of stent retrievers and suction catheters. A methodology was initially researched to replicate the suction effect on the clot by testing it on ideal geometries within the Ls-Dyna simulation software and later perfected with a Python code. After that, two patient-like models of mechanical thrombectomy were made, characterized by two different types of thrombus, and later simulations were performed using the only stent retriever Embotrap II®. Finally, the latest tests were carried out combining the applied suction methodology and the patient-like geometries previously tested. The method developed proved to be valid and effective for the success of mechanical thrombectomy procedures, both in ideal geometries and in patient-like models, revealing its potential for application.

L’ictus cerebrale è attualmente la patologia neurologica col più alto tasso di incidenza nei paesi occidentali, di cui, solo in Italia, conta il 10 – 12% di tutti i decessi annuali. Questa malattia è suddivisibile in ictus cerebrale emorragico e ictus cerebrale ischemico, dove quest’ultimo consiste in un’occlusione di un’arteria cerebrale ad opera di un trombo o coagulo sanguigno. La Trombectomia Meccanica (Mechanical Thrombectomy, MT) è una procedura che prevede la cattura e la rimozione del coagulo sanguigno attraverso dispositivi meccanici nei quali è possibile distinguere gli stent retrievers e il catetere di aspirazione. Nell’ultimo periodo si sono sviluppate delle tecniche combinate avanzate le quali integrano le caratteristiche di questi due dispositivi ma l’esistenza di modelli computazionali scarseggia. Lo scopo di questo lavoro di tesi consiste nello sviluppo di un modello In Silico, efficace e affidabile per simulare una procedura di trombectomia meccanica combinata tramite l’impiego di stent retriver e catetere di aspirazione. È stata inizialmente ricercata una metodologia atta a replicare l’effetto di aspirazione sul coagulo testandola su geometrie ideali all’interno del software di simulazione Ls-Dyna e successivamente perfezionata con un codice Python. Dopodiché sono stati realizzati due modelli patient-like di trombectomia meccanica, caratterizzati da due diverse tipologie di trombo, e successivamente sono state eseguite delle simulazioni impiegando il solo stent retriever EmboTrap II®. Infine, sono state effettuate delle ultime prove combinando la metodologia di aspirazione implementata e le geometrie patient-like precedentemente testate. Il metodo sviluppato si è dimostrato valido ed efficace per la riuscita delle procedure di trombectomia meccanica, sia in geometrie ideali sia in modelli patient-like, rivelando il suo potenziale di applicazione.