虚血性MCA-M1脳卒中の選択的脳低体温症：3D脳温度モデルにおける脳動脈循環の影響

急性虚血性脳卒中は、死亡率が高く、永久障害のリスクが高い主要な健康問題です。選択的脳低体温症は、脳の害を減らす可能性のある神経保護の可能性を抱えています。最近開発されたカテーテルシステムにより、同じ血管内アクセスを使用して血管内血液と血栓切除術を組み合わせることができます。軟骨膜担保による半球灌流を使用することにより、カテーテルは冷たい再灌流を可能にすることを目指しており、これにより再灌流障害のリスクが軽減されます。しかし、脳の循環は非常に患者特異的であり、大きく異なる可能性があります。カテーテルによって誘発される残りの灌流と温度低下の直接的な測定は、患者に追加の害がなければ不可能であるため、計算モデリングは、結果として生じる脳温度低下に関する知識を獲得するための代替手段を提供します。この作業では、灰色と白人の現実的な分裂と、空間的に分解された灌流の考慮を伴う脳温度モデルを提示します。さらに、実際の患者解剖学のベースにパーソナライズする可能性を伴う脳循環の詳細な解剖学が含まれています。寒冷再灌流の観点からカテーテル性能を評価し、その一般的なパフォーマンスを分析するために、大脳動脈の解剖学のさまざまなシナリオの中大脳動脈（MCA）の大きな血管閉塞の場合に脳温度の低下を計算しました。ウィリスの輪の先天性動脈変動は、容器再現前の冷却効果と結果として生じる空間温度分布に明確な影響を及ぼしました。分岐構成とは無関係に、このモデルは、再現後の強い温度低下のために冷たい再灌流を予測しました（冷却後25分後の1.4-2.2°C、20分の冷却後の再分析）。私たちのモデルは、機械的血栓切除術と組み合わせた血管内冷却の有効性を示しており、その結果は、直接関与内温度プローブがない場合の臨床環境での温度測定の適切な代替として機能します。

Acute ischemic stroke is a major health problem with a high mortality rate and a high risk for permanent disabilities. Selective brain hypothermia has the neuroprotective potential to possibly lower cerebral harm. A recently developed catheter system enables to combine endovascular blood cooling and thrombectomy using the same endovascular access. By using the penumbral perfusion via leptomeningeal collaterals, the catheter aims at enabling a cold reperfusion, which mitigates the risk of a reperfusion injury. However, cerebral circulation is highly patient-specific and can vary greatly. Since direct measurement of remaining perfusion and temperature decrease induced by the catheter is not possible without additional harm to the patient, computational modeling provides an alternative to gain knowledge about resulting cerebral temperature decrease. In this work, we present a brain temperature model with a realistic division into gray and white matter and consideration of spatially resolved perfusion. Furthermore, it includes detailed anatomy of cerebral circulation with possibility of personalizing on base of real patient anatomy. For evaluation of catheter performance in terms of cold reperfusion and to analyze its general performance, we calculated the decrease in brain temperature in case of a large vessel occlusion in the middle cerebral artery (MCA) for different scenarios of cerebral arterial anatomy. Congenital arterial variations in the circle of Willis had a distinct influence on the cooling effect and the resulting spatial temperature distribution before vessel recanalization. Independent of the branching configurations, the model predicted a cold reperfusion due to a strong temperature decrease after recanalization (1.4-2.2  °C after 25 min of cooling, recanalization after 20 min of cooling). Our model illustrates the effectiveness of endovascular cooling in combination with mechanical thrombectomy and its results serve as an adequate substitute for temperature measurement in a clinical setting in the absence of direct intraparenchymal temperature probes.