Multidisziplinäre Analyse durch morphologische und mechanische Bewertung der Aortenwand bei Patienten, die sich einer Herzoperation unterziehen.

1. Patientenauswahl Alle Patienten, die sich einer Herzchirurgie unterziehen, bei der ein Ersatz der Aorta ascendens erforderlich ist, konnten in die Studie aufgenommen werden, sofern sie die spezifische Einwilligungserklärung unterschreiben. Bei diesen Patienten (Gruppe A) werden während der Operation, nach routinemäßiger Entnahme von Proben für die Standardhistologie und/oder biochemische Untersuchung, alle verbleibenden Proben gesammelt, gelagert und für anonyme mechanische Tests an die Abteilung für Bauingenieurwesen der Universität Pavia geschickt (für das vollständige Testprotokoll). Es gibt keine spezifischen Kontraindikationen für die Aufnahme von Patienten in die Studie, außer bei hoher biologischer Gefahr (z.B. HCV-positive Patienten). Die Aufnahme von Patienten in die Studie und die Probensammlung werden daher in keiner Weise den diagnostischen und therapeutischen Entscheidungsprozess beeinträchtigen. Als Kontrollgruppe werden wir, vorbehaltlich einer spezifischen Zustimmung, auch Patienten aufnehmen, die sich einer Herztransplantation unterziehen. In dieser Patientengruppe (Gruppe B) werden nach Abschluss der Kardiomie ausgewählte Proben der entfernten Aorta ascendens gesammelt, gelagert und nach dem gleichen Protokoll an die Ingenieurabteilung der Universität Pavia geschickt. Gruppe B kann auch Proben von Spenderherzen umfassen, die zum Zeitpunkt der Transplantation entnommen wurden.

2. Probensammlung und -vorbereitung Sobald der ausgewählte Teil der Aorta ascendens gemäß dem chirurgischen Eingriff entfernt wurde, werden Proben für Routineuntersuchungen entnommen und für die histologische Auswertung gemäß dem aktuellen Protokoll vorbereitet. Der verbleibende Teil wird in Proben unterteilt, die gemäß der Ausrichtung und der anatomischen Position als A1, A2 und A3 (vorderer Teil jeweils von der ST-Verbindung zum tubulären Teil und schließlich zum distalen Teil nahe der Arteria innominata) und P1, P2 (hinterer Teil jeweils vom proximalen zum distalen Teil) identifiziert werden.

   Sobald alle Proben identifiziert sind, werden sie in isotonischer physiologischer Lösung gelagert und bis zur Durchführung der mechanischen Tests bei 4°C im Kühlschrank aufbewahrt. Sie werden alle in einer einzigen Box gesammelt, die mit einem numerischen progressiven Code (z.B. P1, P2 usw.) gekennzeichnet ist, ohne weitere Informationen zu den Patienteneigenschaften. Patientendaten und ihre Korrelation zum progressiven Code sind nur in der spezifischen Datenbank verfügbar, die unter der direkten Verantwortung des Hauptuntersuchungsleiters der Studie steht.

3. Analyse der mechanischen Eigenschaften Mechanische einachsige Zug-Spannungs-Tests werden an den frischen "ex vivo"-Proben innerhalb von 24 Stunden nach der Entnahme durchgeführt. Kurz gesagt, aus dem gesamten Zylinder werden eine Anzahl von Proben mit einer Hantelform und einem Längen-/Breitenverhältnis von mindestens 4:1 hergestellt. Die Proben werden entsprechend der Region der Aortenwand (vordere/größere Krümmung und hintere/kleinere Krümmung) unterteilt und identifiziert. Die Anzahl der von jedem Patienten erhaltenen Proben hängt von der ursprünglichen Größe des entnommenen Aortenzylinders ab und liegt normalerweise zwischen 2 und 13. Die Hantelform ermöglichte eine zentrale schmale Region, die durch zwei schwarze Markierungen gekennzeichnet ist. Vor den mechanischen Tests wird die Dicke jeder Aortenwandprobe (awTK) genau mit einem speziellen Messschieber gemessen. Die Tests werden dann mit einem MTS Insight-Testsystem 10 kN (MTS System Corporation) unter Verwendung einachsiger zirkumferentieller und/oder longitudinaler Kraft durchgeführt. Jeder Test wird entsprechend der Region der Aorta, aus der die Probe entnommen wurde, und der Richtung der aufgebrachten Kraft identifiziert. Drei ultimative mechanische Eigenschaftsparameter werden gemessen: Peak Strain (Pstr) als maximale Dehnung vor dem Probenbruch (Marker für die Elastizität der Aortenwand); Peak Stress (PS) als maximale Spannung vor dem Probenbruch (Marker für die Festigkeit der Aortenwand) und Maximum Elastic Modulus (EM) als maximale Steigung der Spannungs-/Dehnungskurve (Marker für die Steifheit der Aortenwand oder den Widerstand gegen Verformung).
4. Statistische Analyse Basierend auf einer früheren Testreihe und der für die drei gemessenen Hauptmechanikparameter erhaltenen Standardabweichung: Peak Strain, Peak Stress und Elastizitätsmodul (0,11 mm, 0,756 MPa bzw. 17,88 MPa) haben wir eine Stichprobengröße von 22 Patienten pro Gruppe berechnet, um einen Unterschied von 1 SD mit einer Power von (90% Fehler und 0,5% Fehler) zu erkennen. Darüber hinaus, basierend auf der Anzahl der Patienten, die in den letzten drei Jahren an unserer Abteilung eine Aortenascendens-Operation durchgeführt haben (fast 100 pro Jahr), und den Patienteneigenschaften (Alter, Geschlecht, Vorhandensein einer bikuspiden Aortenklappe), streben wir an, mindestens 60-80 Patienten in einem Jahr zu sammeln und potenzielle mechanische Eigenschaftsunterschiede im Zusammenhang mit Geschlecht, Alter >70 Jahren und dem Vorhandensein einer nativen bikuspiden Klappe mit signifikanter statistischer Power zu identifizieren.

Zusammenfassung der Beschreibung der statistischen Analyse:

Die statistische Analyse wird mit MedCalc Statistical Software durchgeführt. Kontinuierliche Variablen werden auf Normalverteilung mit einem Kolmogorov-Smirnov-Test geprüft. Je nach Ergebnis der Normalverteilung werden kontinuierliche Variablen dann als Mittelwert plus/minus SD oder Median [IQR] zusammengefasst. Unterschiede zwischen zwei Gruppen (z.B. weiblich/männlich, unter/über 70 Jahre, bikuspid/trikuspid native Aortenklappe) werden mittels ungepaartem t-Test und Varianzanalyse (mit Bonferroni-Test) oder Mann-Whitney-U-Test und Kruskal-Wallis im Fall von parametrischer bzw. nicht-parametrischer Verteilung verglichen (p<0,05 wurde als statistisch signifikant betrachtet). Die statistischen Beziehungen zwischen verschiedenen kontinuierlichen Variablen (z.B. mechanische Tests und Alter, Ausmaß der Aortendilatation, Ausmaß der indexierten Aortendilatation, präoperativ mittels TTE berechnete Aortenelastizität usw.) werden mittels linearer Regressionsanalyse unter Verwendung des Pearson-Korrelationskoeffizienten (r) bewertet, wobei ein p-Wert <0,005 als signifikant angenommen wird. Schließlich wird ein multivariates Regressionsmodell (vorwärts schrittweise) durchgeführt, um Prädiktoren für stark beeinträchtigte mechanische Eigenschaften zu identifizieren (z.B. Peak Strain und Peak Stress <25. Perzentil und Elastizitätsmodul >75. Perzentil).