Benchmarking in vitro di protesi di valvole cardiache attualmente disponibili per il trattamento chirurgico e percutaneo della stenosi aortica con piccolo annulus, seguito da convalida in vivo (SurPASS)

L'obiettivo dello studio è il test delle prestazioni idrodinamiche di varie protesi di valvole chirurgiche e trancateter, anche secondo la tecnica dell'impianto. Verrà implementato un simulatore di circolazione simulato compatibile con risonanza magnetica dedicata (MRI), incluso un circuito pieno di fluido simile a sangue, una pompa pulsatile e fantasmi di silicio stampati in 3D di aorta ascendente.

La raccolta dei dati si concentrerà sui cambiamenti strutturali delle protesi in risposta al flusso, inclusi movimento del volantino, gradienti e flussi attraverso la valvola, presi da misurazioni a pressione diretta e risonanza magnetica del flusso 4D. Come seconda fase, i gradienti trans-valvolari e le prestazioni della valvola nei pazienti impiantati con le stesse valvole testate saranno misurati mediante ecocardiogramma e risonanza magnetica del flusso 4D.

La stenosi della valvola aortica degenerativa è una malattia comune nelle persone> 65 anni, con un tasso stimato che si avvicina al 10% nei paesi occidentali. Nonostante i progressi nella diagnosi e nella terapia, i trattamenti invasivi rappresentano ancora l'unica opzione definitiva, tra cui la sostituzione della valvola aortica chirurgica (SAVR) e più recentemente la sostituzione della valvola aortica transcatetere meno invasiva (TAVR).

I pazienti con piccoli annulus aortici costituiscono un sottoinsieme impegnativo, in cui la necessità di ridurre al minimo il rischio procedurale e a lungo termine con quello di evitare la mancata corrispondenza della prostesi del paziente (PPM) e il deterioramento delle valvole strutturali (SVD). Il comune denominatore sembra essere un flusso sanguigno, che ha dimostrato di svolgere un ruolo fondamentale nelle complicanze tardive. In effetti, la PPM è associata a una precedente disfunzione della valvola strutturale e mortalità a lungo termine più elevata. Per ottenere una maggiore area orifizio efficace, i chirurghi devono considerare molte procedure diverse (ingrandimento anulare), modelli di valvole (valvole stentate, valvole stentless subcoronarie o valvole di implementazione rapida) o diverse tecniche di sutura delle valvole. Tuttavia, in letteratura, finora non vi sono chiare indicazioni sulla strategia ideale del trattamento. Le protesi delle valvole cardiache generano un flusso turbolento nella radice aortica e nell'aorta ascendente. Le instabilità idrodinamiche e il flusso turbolento possono produrre eventi clinicamente avversi. Pertanto, dovrebbe essere testata una valutazione approfondita delle condizioni emodinamiche e di flusso, per fornire la strategia di trattamento più efficace per ciascun paziente.

Entrambe le unità eseguono regolarmente sostituzioni di valvole aortiche chirurgiche e percutanee: i pazienti di entrambi i centri saranno iscritti per valutare le prestazioni delle valvole post-impianti mediante ecocardiogramma e imaging RM.

Entrambe le unità avranno un contributo uguale per quanto riguarda la progettazione dello studio, la raccolta di pazienti, i dati, l'analisi e l'interpretazione dei dati, il disegno del manoscritto.

Inoltre, l'unità 1 imposterà ed eseguirà il sistema di circolazione simulato per test in vitro.

Le prestazioni delle valvole possono essere testate utilizzando tecniche di imaging cardiovascolare avanzate combinate con piattaforme di test in vitro. Da un lato, la risonanza magnetica tridimensionale risolta con risoluzione del tempo con codifica a velocità tridirezionale (MRI a flusso 4D) offre la possibilità di valutare i modelli di flusso sanguigno che consentono una copertura volumetrica a pieno titolo della regione di interesse, una visualizzazione 3D dettagliata del modello di flusso e della quantificazione post hoc di diverse metriche emodinamiche. D'altra parte, l'impostazione in vitro è l'approccio standard per indagare costantemente l'emodinamica della variabilità della pressione sanguigna (BPV) in un ambiente completamente controllato, attraverso la sensorlizzazione del sistema ad hoc, sotto una configurazione standardizzata e un protocollo di misurazioni, senza influenza mediante confondenti fattori in vivo. La combinazione di queste due tecniche consente la caratterizzazione delle protesi selezionate delle valvole cardiache.

Il laboratorio di simulazione 3D e computer (in breve C3DLAB) è dotato di strutture specificamente dedicate all'elaborazione di immagini mediche 3D, inclusi software commerciali dedicati per ricostruzioni anatomiche 3D (ad esempio, imita la suite di innovazione, materializza). Le workstation dedicate (Fujitsu Celsius J550/2, Intel® Core¿ I7-7700 CPU 3.60 GHz con 32 GB di RAM) sono disponibili per pre e post-elaborazione. Le strutture C3DLAB includono anche una stampante 3D di fascia alta (MJP2500 Plus, per sistemi 3D) per ottenere fantasmi deformabili e suturabili di organi cardiovascolari e uno scanner 3D altamente accurato (Micro ARTEC, di ARTEC 3D) per ottenere il modello digitale di dispositivi impiantabili o piccole strutture cardiovascolari. La risonanza magnetica, e in particolare la risonanza magnetica del flusso 4D, possono essere eseguite presso l'IRCCS Policlinico San Donato usando una macchina a magnetom AERA 1,5 T (Siemens Healthcare, Erlangen, Germania).

Obiettivo specifico 1 per classificare e confrontare le valvole in base alle dimensioni misurate e alle prestazioni emodinamiche (gradienti di pressione e misure derivate), anziché dimensioni dell'etichetta.

Nel gruppo chirurgico, verranno confrontate le due tecniche più comuni di impianto: posizionamento intra-annulare vs supra-annulare, ottenute rispettivamente posizionando suturi esterne interrotte e non in ever. Le protesi di valvole saranno divise in tre gruppi e testate di conseguenza:

• Valvole di tessuto: pericardico stentato.
• Implementazione senza sutura/rapida.
• Valvole meccaniche a bizzarro. Nel gruppo TAVI (TAVI) della valvola aortica transcatetere, la posizione della valvola dipende dalla protesi di scelta. Inoltre, al momento del dispiegamento delle valvole, dovrebbe essere concesso l'allineamento commissurale per evitare la compromissione del flusso verso l'ostia coronarica, a causa della grande sovrapposizione delle commissure protesiche. Questo potrebbe essere un evento quasi fatale e porta a una procedura Redo-Tavi. Inoltre, recenti prove suggeriscono che l'allineamento commissurale dopo Tavi potrebbe avere un impatto sull'emodinamica delle valvole e sulla durata.

Le protesi delle valvole transcatetere saranno divise in due gruppi principali:

• Autoespandibili (SE)
• Balloon-Expandibles (Be)
• Entrambi i gruppi di valvole saranno valutati anche nella posizione della valvola in valvola.

Obiettivo specifico 2 Il presupposto dell'investigatore è che le prestazioni emodinamiche potrebbero non essere l'unico fattore da considerare nella scelta della valvola, ma altri possono influenzare la durata a lungo termine e il rischio di complicanze correlate al dispositivo come degenerazione precoce, eventi trombo-embolici e endocardite.

Pertanto, l'analisi e la classificazione delle valvole protesiche testate verranno eseguite, mediante schemi di flusso, forze di taglio e turbolenze che agiscono attraverso l'apertura della valvola, le strutture e i volantini.

La risonanza magnetica tridimensionale risolta con risoluzione del tempo con codifica di velocità tridirezionale (MRI a flusso 4D) offre la possibilità di valutare i modelli di flusso sanguigno che consentono una copertura volumetrica completa della regione di interesse.

La sequenza di risonanza magnetica del flusso 4D include una sequenza di eco del gradiente 3D risolto nel tempo prototipo con codifica di velocità tridirezionale. Diversi parametri fluidi dinamici possono essere estratti dalla risonanza magnetica del flusso 4D, utilizzando schemi numerici avanzati, tra cui gradienti di pressione, energia cinetica e perdita di energia viscosa. Inoltre, le linee di flusso e le linee di percorso possono essere utilizzate per valutare visivamente le traiettorie del flusso sanguigno.

Obiettivo specifico 3 Convalida in vivo dei risultati. Le misurazioni saranno prelevate da un numero adeguato di pazienti impiantati con gli stessi tipi di valvole e modelli testati in vitro.

L'ecocardiografia tranhoracica è una tecnica facile, economica e ampiamente adottata, che rappresenta lo standard di cura nel follow-up postoperatorio dei pazienti con valvole protesiche. L'aspetto critico per la valutazione protesica completa sono:

• Morfologia (flagello/avvolto, ispessimento, calcificazione, pannus) e/o mobilità (eccessiva, ridotta) dei volantini della valvola bioprothetica e posizione corretta dello stent protesico.
• Dati emodinamici: integrare la valutazione dei gradienti transvalvolari medi e medi, un'area di orifizio efficace (EOA) mediante l'equazione di continuità e l'indice di velocità Doppler (DVI) per valutare la corretta funzione protesica e differenziare la disfunzione della valvola (rara alteo) e il parco della disfunzione della valvola) e il PPM in caso di paradisi trans-valvolare Regurgitazione: regurgitazione invariale) Perdita (PVL - più frequente) che combina un numero di parametro Doppler: numero, posizione ed estensione circonferenziale della densità della forma d'onda di velocità PVL e tasso di decelerazione del getto (CWD), inversione del flusso diastolico (PWD) in Aorta aorta/ aorta addominale, larghezza e area 2D/ 3D)
• Analisi quantitativa: volume del rigurgitante, frazione rigurgitante e area di orifizio di rigurgitante efficace (EROA).

Per quanto riguarda la risonanza magnetica del flusso 4D, i parametri raccolti saranno simili a quelli analizzati in vitro: gradienti di pressione, energia cinetica, perdita di energia viscosa, nonché snelli e linee di percorso.

Gli investigatori ipotizzano che il sistema consente di prevedere le dinamiche del flusso e le sue alterazioni, meglio di quelle già esistenti, e riflette più da vicino le prestazioni emodinamiche degli impianti in vivo.

L'obiettivo è quello di fornire una visione imparziale di quale trattamento è meglio in diversi sottoinsiemi di pazienti, per aiutare a guidare le decisioni cliniche.