Analisi biomeccanica del meccanismo di curvatura in fase intra- e post-operatoria di elettrodi per Deep Brain Stimulation

La Deep Brain Stimulation (DBS) è un trattamento neurochirurgico che prevede l'impianto permanente di elettrodi nel cervello, per stimolare una specifica struttura cerebrale situata in profondità. La stimolazione elettrica di alcune di tali strutture tratta i sintomi di disturbi neurologici legati al movimento. Il successo dell'operazione si basa sulla precisione del posizionamento degli elettrodi, il cui obiettivo è massimizzare i risultati terapeutici e ridurre al minimo gli effetti avversi. Per fare ciò, in fase di pianificazione preoperatoria vengono determinate le coordinate del bersaglio da stimolare, nonché la traiettoria dell'elettrodo per raggiungerlo, grazie a una combinazione di immagini mediche del paziente e strumenti numerici. Tuttavia, fenomeni come il brain shift e l’interazione degli elettrodi con il tessuto cerebrale, potrebbero invalidare la pianificazione. L’obiettivo della tesi è stato approfondire, attraverso l’analisi di diversi studi ed esperimenti condotti da altri ricercatori, le cause e gli effetti che comportano tali fenomeni sulla deformazione degli elettrodi e dell’organo cerebrale. Nel Capitolo 1 viene introdotta la tesi presentando il contesto medico e i problemi associati al trattamento di DBS. In primo luogo, viene introdotto il trattamento di DBS, in particolare vengono trattati gli obiettivi di tale trattamento e le patologie a cui viene applicato. Segue una presentazione della neuroanatomia coinvolta nella DBS. Successivamente, viene presentato il protocollo operativo che viene utilizzato durante l’intervento di DBS. Infine, viene data un’introduzione al fenomeno di brain shift e al conseguente fenomeno di inverse brain shift. Nel Capitolo 2 si è passati alla descrizione di alcuni modelli rappresentanti l’interazione tra aghi e tessuti molli (in quanto l’elettrodo può essere assimilato ad una struttura aghiforme). Successivamente si sono descritti esperimenti durante i quali si è analizzata la differenza tra la posizione degli elettrodi nell’immediato imaging postoperatorio e dopo un follow-up più lungo, in modo da quantificarne lo spostamento dovuto al fenomeno di inverse brain shift. Tramite i dati ottenuti da questa analisi si è cercato di ipotizzare quali potrebbero essere i modelli migliori per riuscire a prevedere lo spostamento degli elettrodi e del cervello e determinare alcune condizioni di contorno essenziali per rendere più verosimili tali modelli.