Scriptiebank overzicht

Cerebraal vasospasme na een aneurysmatische subarachnoïdale bloeding (aSAH) is moeilijk te bestuderen in routinematige intensievezorggegevens omdat het niet als één consistente variabele wordt geregistreerd. Bewijs kan voorkomen in diagnosecodes, ontslagbrieven, radiologieverslagen, behandelingsgegevens of monitoringpatronen, en deze bronnen beschrijven niet altijd hetzelfde klinische beeld. Deze thesis onderzoekt of zulke heterogene informatie kan worden gecombineerd tot een representatie op opnameniveau voor exploratieve causale ontdekking rond vasospasme.

Met behulp van MIMIC-IV werd een cohort van waarschijnlijke aSAH-opnames samengesteld door gestructureerde selectie van kandidaatopnames, gevolgd door extractie met een groot taalmodel uit ontslagbrieven en radiologieverslagen. Het uiteindelijke cohort bevatte 470 opnames. Gestructureerde EHR-variabelen werden gecombineerd met informatie die uit klinische verslagen was afgeleid over bewijs voor vasospasme, de ernst van de bloeding, hydrocefalie, behandeling van het aneurysma, de aanwezigheid van een externe ventrikeldrain en fysiologische toestanden. Een vergelijking tussen verschillende modaliteiten toonde aan dat vasospasme bij 13,8% van de opnames gecodeerd was, terwijl ontslagbrieven en radiologieverslagen aanwijzingen voor vasospasme gaven bij respectievelijk 48,3% en 52,6% van de beoordeelde opnames. Dit suggereert dat op LLM gebaseerde extractie uit klinische tekst bewijs voor vasospasme vollediger kon vastleggen dan ICD-codering alleen, terwijl de bronspecifieke verschillen tussen ontslagbrieven en radiologieverslagen behouden bleven.

Vervolgens werd causale ontdekking toegepast met PC-stable, FGES en FCIT over verschillende hyperparameterinstellingen en stabiliteitsanalyses. De meest terugkerende structuur verbond de hoeveelheid bloedstolsel, hydrocefalie, EVD, leukocytose, hyperglykemie en vasospasme. Opvallend was dat de hoeveelheid bloedstolsel niet naar voren kwam als een stabiele directe buur van vasospasme, ondanks het feit dat dit een van de sterkst bekende klinische risicofactoren is. In plaats daarvan verscheen het vooral als een stroomopwaarts signaal van ernst dat verbonden was met hydrocefalie, intensievere zorgtrajecten en latere inflammatoir-metabole ontregeling. Hyperglykemie was de meest consistente systemische buur van vasospasme binnen FGES en FCIT, terwijl leukocytose vaker via hyperglykemie verbonden was dan als een stabiele directe buur. Deze bevindingen suggereren een biologisch plausibele hypothese waarin leukocytose en hyperglykemie mogelijk directer verband houden met vasospasme, mogelijk als weerspiegeling van inflammatoire en metabole stress die de kwetsbaarheid van bloedvaten zou kunnen vergroten.

Over het geheel genomen suggereren de resultaten dat multimodale causale ontdekking administratieve, tekstuele, fysiologische en zorgprocesgerelateerde signalen rond vasospasme explicieter kan maken en nuttige hypotheses kan opleveren voor gerichte vervolgstudies.

Hepatocellulair carcinoom (HCC) is wereldwijd de derde belangrijkste oorzaak van kankergerelateerde sterfte. Een beschikbare behandeling is transarteriële radio-embolisatie, waarbij radioactieve microsferen rechtstreeks naar de tumor worden geïnjecteerd. Deze techniek maakt gebruik van de unieke arteriële bloedvoorziening van levertumoren om het therapeutisch effect te versterken, terwijl het omliggende gezonde weefsel wordt gespaard. Het succes van deze behandeling wordt sterk beïnvloed door klinische factoren, waaronder de patiëntspecifieke vaatstructuren van de lever, de injectiesnelheid van de deeltjes en het type katheter. Deze elementen zorgen voor aanzienlijke variatie in de behandelingsuitkomsten.

Deze thesis heeft als doel om de toediening van emboliserende deeltjes te optimaliseren met behulp van computationele stromingsdynamica (CFD), zodat de verdeling van de deeltjes beter overeenkomt met de bloedstroompatronen. Hiervoor wordt een zijgatkatheter ontworpen die deze afstemming moet verbeteren en de invloed van klinische variabelen moet verminderen, wat leidt tot meer voorspelbare resultaten en een betere tumortargeting. In het bijzonder onderzoekt dit werk zowel standaard microkatheters met eindopening (SMC) als zijgatkatheters (SHC) met gesloten voorzijde en verschillende zijgatdiameters.

Met Ansys Discovery werden verschillende kathetergeometrieën ontwikkeld en geïntegreerd in een patiëntspecifiek arterieel levermodel om deeltjestrajecten en stromingsdynamica te simuleren. Een roostergevoeligheidsanalyse werd uitgevoerd om de optimale volumemesh te bepalen. De simulaties omvatten zowel stationaire als transiënte analyses en onderzochten hoe het type katheter, de zijgatdiameter en de oriëntatie van de katheter de verdeling van de deeltjes beïnvloeden.

De resultaten van de in Ansys Discovery ontwikkelde katheters kwamen overeen met de verwachtingen wat betreft deeltjesverspreiding en verdeling. De Discovery-gebaseerde workflow behield de oorspronkelijke anatomie met een oppervlakteafwijking van slechts 0,0003% ten opzichte van het gesegmenteerde model. Belangrijke prestatie-indices zoals de Matching Deviation Index (MDI) en Targeting Deviation Index (TDI) bleken echter afhankelijk van de oriëntatie van de zijgaten. De MDI, die de overeenkomst tussen deeltjesverdeling en bloedstroom weergeeft, toonde aan dat de SHC beter presteerde dan de SMC. SHC’s met kleinere zijgaten (0,2 mm) vertoonden een hogere variabiliteit tussen oriëntaties (2,53%) door de vorming van geconcentreerde injectiestralen dicht bij de arteriewanden. De TDI, die de medische relevantie weerspiegelt door deeltjesverdeling te vergelijken met tumorperfusie, gaf consequent de voorkeur aan SHC’s met grotere zijgaten (0,4 mm). Deze vertoonden minder afhankelijkheid van de oriëntatie (0,89% variabiliteit t.o.v. 2,84%).
Deze bevindingen werden bevestigd in transiënte simulaties, die een twaalfvoudige toename in deeltjesverspreiding lieten zien. Transiënte simulaties leverden over het algemeen lagere MDI- en TDI-waarden op. SHC 0.2 behaalde de beste MDI dankzij de meest uniforme verdeling van de deeltjes, maar dit ging ten koste van de doelgerichtheid, wat resulteerde in de laagste TDI.

Deze thesis toont aan dat het zijgatkatheterontwerp het potentieel heeft om de gevoeligheid voor klinische parameters te verminderen en de behandeling beter te laten aansluiten bij de geplande therapie.

This thesis evaluates the credibility of a multi-constituent microstructurally-informed finite element model of arterial tissue. Understanding the link between arterial microstructure and mechanical function is essential for defining cardiovascular diseases like atherosclerosis and aneurysms. Representative volume element (RVE) models are increasingly used to explore this link by efficiently connecting microstructure to mechanics. However, many existing RVEs lack experimental calibration using tissue with selectively modified constituents, systematic validation across loading conditions, and biofidelic microstructural networks. Furthermore, there is limited understanding of how uncertainties in input parameters affect model predictions. Therefore, this study aims to assess and improve the credibility of an RVE model by addressing these gaps through detailed characterisation. The model is evaluated against experimental data from both native and enzymatically-treated tissue, and parameter sensitivity analyses are conducted.

To achieve this, uniaxial tensile tests were performed on native porcine aortic samples. Crucially, to isolate the mechanical roles of key constituents, samples were treated with the enzymes collagenase or elastase to deplete collagen or elastin, respectively. The resulting data calibrated and validated the RVE model, focusing on the collagen and elastin networks and the model’s anisotropic predictive capacity. Subsequently, a surrogate model based on an artificial neural network emulated the RVE’s mechanical response, enabling efficient Sobol' sensitivity analysis of six key microstructural, mechanical, and model parameters.

Enzymatic depletion confirmed distinct constituent roles: collagen-deficient tissue exhibited a linearised response with slight stiffening at high strains, whereas elastase-digested samples demonstrated increased compliance but lost structural integrity. RVE model validation emphasised the importance of accurately representing the anisotropic architecture. Furthermore, the sensitivity analysis revealed that uncertainties in six key input parameters substantially influence RVE output variance, with elastin properties predominantly governing low-strain behaviour and collagen-related parameters dictating high-strain responses.

The calibrated and validated microstructurally-informed RVE model can reliably predict aortic mechanics if tissue anisotropy is adequately accounted for. The sensitivity analysis provided crucial insights into which parameters most significantly impact model output variance. This will guide future efforts in model refinement and highlight parameters that require precise experimental characterisation to reduce predictive uncertainty. Furthermore, it will strengthen the RVE's potential as a credible tool in arterial biomechanics research by establishing a more robust, uncertainty-aware modelling framework.

Meer en meer genen lijken verantwoordelijk voor hartslagaderverbreding. Door systematische familiale screening willen we familiale clustering aantonen en het nut van screening promoten.

GEPersonaliseerde Aorta STeun, GEPAST?Biomechanische analyse van het gebruik van een gepersonaliseerde aorta steun in de Ross procedure‘E=mc²’ een gekende uitspraak van een mogelijk nog bekendere persoon. De wijze waarop Albert Einstein is overleden is een minder gekend aspect van zijn leven. Zeven jaar voor zijn dood werd hij het ziekenhuis binnen gebracht met een enorm aneurysma van de aorta (een uitstulping of dilatatie van de lichaamsslagader die indien niet behandeld, kan scheuren met een dodelijke afloop tot gevolg).