In-vitro-vertailu tällä hetkellä käytettävissä olevien sydänventtiiliproteesien aortan stenoosin kirurgiseen ja perkutaaniseen hoitoon pienellä renkaasella, jota seuraa in vivo -validointi (SurPASS)

Tutkimuksen tavoitteena on testata hydrodynaamisia suorituskykyjä erilaisten kirurgisten ja transcatter -venttiiliproteesien, myös implantaation tekniikan mukaan. Otetaan käyttöön omistettu magneettikuvaus (MRI) -yhteensopiva pilkkakierron simulaattori, mukaan lukien veri-samankaltaisella nesteellä täytetty piiri, pulsatiivipumppu ja 3D-tulostettu pii-fantomilla nousevan aortan.

Tiedonkeruu keskittyy proteesien rakenteellisiin muutoksiin vasteena virtaukselle, mukaan lukien esitteen liike, gradientit ja virtaa venttiilin poikki, joko suorilla paineen mittauksilla ja 4D -virtaus MRI: llä. Toisena vaiheena laatikoiden trans-gradientit ja venttiilin suorituskyky potilailla, jotka on implantoidut samoilla testatuilla venttiileillä, mitataan ehokardiogrammilla ja 4D-virtaus MRI: llä.

Degeneratiivinen aortan venttiilin stenoosi on yleinen sairaus yli 65 -vuotiailla ihmisillä, ja arvioitu korko lähestyy 10% länsimaissa. Diagnoosin ja hoidon edistymisestä huolimatta invasiiviset hoidot edustavat edelleen ainoaa lopullista vaihtoehtoa, mukaan lukien kirurginen aortan venttiilin korvaaminen (SAVR) ja viime aikoina vähemmän invasiivinen transcatheterin aortan venttiilin korvaaminen (TAVR).

Potilaat, joilla on pieni aortan rengas, muodostavat haastavan alajoukon, jossa tarve minimoida sekä menettely- että pitkäaikainen riski kietoutuu potilaiden-proteesin epäsuhta (PPM) ja rakenneventtiilin heikkenemisen (SVD) välttämiseksi. Yhteinen nimittäjä näyttää olevan verenvirtaus, jolla on osoitettu olevan keskeinen rooli myöhäisissä komplikaatioissa. Itse asiassa PPM liittyy aikaisempaan rakenneventtiilin toimintahäiriöön ja korkeampaan pitkäaikaiseen kuolleisuuteen. Suuremman tehokkaan aukon alueen saamiseksi kirurgien on otettava huomioon monia erilaisia ​​menettelytapoja (rengasmainen suurennus), venttiilimalleja (stenttiventtiilit, subkoronaariset stenttiventtiilit tai nopeat käyttöönottoventtiilit) tai venttiilin ompeleen erilaiset tekniikat. Kirjallisuudessa ei kuitenkaan toistaiseksi ole selkeää osoitusta ihanteelliseen hoitostrategiaan. Sydänventtiiliproteesit tuottavat turbulenttista virtausta aortan juuressa ja nousevassa aortassa. Hydrodynaamiset epävakaat ja turbulentti virtaus voivat tuottaa kliinisesti haitallisia tapahtumia. Siksi hemodynaamisten ja virtausolosuhteiden perusteellinen arviointi olisi testattava tehokkaimman hoitostrategian aikaansaamiseksi jokaiselle potilaalle.

Molemmat yksiköt suorittavat säännöllisesti kirurgisia ja perkutaanisia aortan venttiilien korvauksia: Molempien keskuksen potilaat otetaan mukaan implantin jälkeisten venttiilien suorituskyvyn arvioimiseksi ehokardiogrammilla ja MR-kuvantamisella.

Molemmilla yksiköillä on yhtä suuri vaikutus tutkimuksen suunnitteluun, potilaiden keräämiseen, tietojen analysointiin ja tietojen tulkintaan, käsikirjoituksen piirtämiseen.

Lisäksi yksikkö 1 määrittää ja suoritetaan pilkkakiertojärjestelmä in vitro -testeihin.

Venttiilin suorituskyky voidaan testata käyttämällä edistyneitä sydän- ja verisuonikuvaustekniikoita yhdistettynä in vitro -testausalustoihin. Yhtäältä kolmiulotteinen aikaratkaistu MRI, jolla on kolmen suunnan nopeuskoodaus (4D Flow MRI), tarjoaa mahdollisuuden arvioida verenvirtauskuvioita, jotka mahdollistavat kiinnostavan alueen täydellisen tilavuuden kattavuuden, joka on yksityiskohtainen virtauskuvion kuvaus ja useiden hemodynaamisten metrioiden jälkeinen HOC-kvantifiointi. Toisaalta in vitro -asetus on kulta-standardi lähestymistapa tutkia johdonmukaisesti verenpaineen vaihtelua (BPV) hemodynamiikkaa täysin kontrolloidussa ympäristössä ad hoc -järjestelmän anturization kautta standardisoidun asennuksen ja mittausprotokollan mukaisesti ilman vaikutusta sekoittamalla in vivo -kertoimet. Näiden kahden tekniikan yhdistelmä mahdollistaa valittujen sydänventtiilien proteesien karakterisoinnin.

3D- ja tietokonesimulaatiolaboratorio (lyhyt C3DLAB) on varustettu erityisesti 3D -lääketieteelliseen kuvankäsittelyyn omistettuihin tiloihin, mukaan lukien 3D -anatomisille rekonstruktioille (esim. Mimics Innovation Suite, materialisoitu). Omistetut työasemat (Fujitsu Celsius J550/2, Intel® Core¿ I7-7700 CPU 3,60 GHz 32 Gt: n RAM-muistilla on saatavana ennen ja jälkikäsittelyyn. C3DLAB-tilat sisältävät myös huippuluokan 3D-tulostimen (MJP2500 Plus, 3D-järjestelmien mukaan), jotta saadaan kardiovaskulaaristen elinten muodonmuutos- ja kurpivia fantomeja ja erittäin tarkan 3D-skannerin (Artec Mikro, Artec 3D) saadakseen implantoitavien laitteiden tai pienten sydän- ja verisuonirakenteiden digitaalisen mallin. MRI, ja erityisesti 4D Flow MRI, voidaan suorittaa IRCCS Policlinico San Donatossa käyttämällä 1,5 T: n magnetomin Aera -konetta (Siemens Healthcare, Erlangen, Saksa) -skanneria.

Erityinen tavoite 1 luokitella ja verrata venttiilejä todellisen mitatun koon ja hemodynaamisen suorituskyvyn (painegradienttien ja johdettujen mittausten) mukaan etiketin koon sijasta.

Kirurgisessa ryhmässä verrataan kahta yleisintä implantaatiotekniikkaa: verensisäistä vs. supra-kuslulaarista sijaintia, jotka saadaan asettamalla keskeytetyt everstig- ja ei -vertamattomat lupatut ompeleet. Venttiiliproteesit jaetaan kolmeen ryhmään ja testataan vastaavasti:

• Kudosventtiilit: stentti sydän.
• Stureless/nopea käyttöönotto.
• Bi-Leaflet-mekaaniset venttiilit. Transcatheterin aortan venttiilin implantaatio (TAVI) -ryhmässä venttiilin sijainti riippuu valintaproteesista. Lisäksi venttiilin käyttöönottohetkellä komiteasurainen yhdenmukaistaminen on myönnettävä sepelvaltimoiden virtauksen heikkenemisen välttämiseksi proteesikomissioiden suurten päällekkäisyyksien vuoksi. Tämä voi olla melkein kohtalokas tapahtuma ja johtaa Redo-Tavi-menettelyyn. Lisäksi viimeaikaiset todisteet viittaavat siihen, että kommissuraalinen kohdistus Tavin jälkeen voi olla vaikutusta venttiilin hemodynamiikkaan ja kestävyyteen.

Transcatheter -venttiiliproteesit jaetaan kahteen pääryhmään:

• Itse poistuvat tuotteet (SE)
• Ilmapallojen poistuminen (BE)
• Molemmat venttiiliryhmät arvioidaan myös venttiilin venttiilin asennossa.

Erityinen tavoite 2 Tutkijan olettamus on, että hemodynaaminen suorituskyky ei välttämättä ole ainoa tekijä, joka on otettava huomioon venttiilin valinnassa, mutta muut voivat vaikuttaa pitkäaikaiseen kestävyyteen ja laitteisiin liittyvien komplikaatioiden, kuten varhaisen rappeutumisen, trombo-embolisten tapahtumien ja endokardiitin, riskiin.

Siksi testattujen proteesiventtiilien analysointi ja luokittelu suoritetaan virtauskuvioilla, leikkausvoimilla ja turbulensseilla, jotka vaikuttavat venttiilin aukon, rakenteiden ja esitteisiin.

Kolmiulotteinen aikaratkaistu MRI, jolla on kolmensuuntainen nopeuskoodaus (4D Flow MRI), tarjoaa mahdollisuuden arvioida verenvirtauskuvioita, jotka mahdollistavat mielenkiinnon kohteena olevan alueen täydellisen tilavuuden kattavuuden.

4D Flow MRI -sekvenssi sisältää prototyypin aikaratkaisun 3D-gradientin Echo-sekvenssin, jossa on kolmisuuntainen nopeuskoodaus. Useita nesteen dynaamisia parametreja voidaan uuttaa 4D -virtaus MRI: stä käyttämällä edistyneitä numeerisia kaavioita, mukaan lukien painegradientit, kineettinen energia ja viskoosinen energian menetys. Lisäksi virtaviivaisia ​​ja polkuja voidaan käyttää visuaalisesti verenvirtausreittien arviointiin.

Erityinen tavoite 3 tulosten in vivo -validointi. Mittaukset suoritetaan riittävästä määrästä potilaita, jotka on istutettu samoilla venttiilityypeillä ja malleilla, jotka testattiin in vitro.

Transthoracic ehokardiografia on helppo, halpa ja laajalti hyväksytty tekniikka, joka edustaa hoidon standardia postoperatiivisessa seurannassa, jolla on proteesiventtiilejä. Kriittinen näkökohta täydelliselle proteesiarvioinnille on:

• Bioproteesiventtiilin esitteiden morfologia (Flail/Avultod, paksuuntuminen, kalkkifikaatio, pannus) ja/tai liikkuvuus (liiallinen, vähentynyt) ja oikean proteesisen stentin sijainti.
• Hemodynaaminen data: integroi piikin ja keskimääräisen transvalvuligradienttien arviointi, tehokas aukon (EOA) jatkuvuusyhtälön ja Doppler-nopeusindeksin (DVI) avulla arvioidakseen oikean proteesitoiminnan ja erottamaan venttiilin dysfunktion ja PPM: n välillä kohonneiden transhedarin gradientin (harvinaisten uravaarien) välillä: harvinaista ja paraving- ja paravaarin välillä: harvinaista. (PVL - useammin) Yhdistämällä joukko Doppler -parametria: PVL -nopeuden aaltomuodon tiheyden ja suihkun hidastumisnopeuden (CWD), diastolisen virtauksen käänte (PWD), laskeutuvan aortan/ vatsan Aorta, Vena Cracgomain leveys ja alueen (2D/ 3D CD), PVL -nopeuden aaltomuodon tiheyden ja suihkun hidastumisnopeuden.
• Kvantitatiivinen analyysi: Regurgitantin tilavuus, regurgitanttijae ja tehokas regurgitantti -aukkoalue (EROA).

4D-virtauksen MRI: n osalta kerätyt parametrit ovat samanlaisia ​​kuin in vitro: painegradientit, kineettinen energia, viskoosinen energian menetys, samoin kuin virtaviivat ja polut.

Tutkijat hypoteesit, että järjestelmä sallii ennustaa virtausdynamiikan ja sen muutoksia, paremmin kuin jo olemassa olevat, ja heijastaa tarkemmin in vivo -implanttien hemodynaamista suorituskykyä.

Tavoitteena on antaa puolueeton käsitys siitä, mikä hoito on paras potilaiden eri osajoukkoissa, auttaa ohjaamaan kliinisiä päätöksiä.