Analisi Basata sull'Intelligenza Artificiale della Forma e della Funzione del Prolasso della Valvola Mitralica Utilizzando Ecografia 3D (AI4MVP)

Questo studio prospettico mira a indagare le caratteristiche anatomiche e biomeccaniche della MVP utilizzando RT3DEE e tecniche avanzate di analisi delle immagini basate sull'intelligenza artificiale (IA). L'obiettivo è sviluppare un quadro automatizzato per la segmentazione e la valutazione morfologica dell'apparato della MV, e condurre modellazione FE per valutare le implicazioni biomeccaniche della MVP degenerativa e delle riparazioni chirurgiche associate.

Protocollo di imaging L'RT3DE intraoperatoria sarà eseguita in sala operatoria come parte del protocollo di imaging standard durante la riparazione chirurgica della MVP. Verrà utilizzato un sistema ecografico Vivid S70N (GE Healthcare) dotato di una sonda 6VT 4D multiplanare RT3DE. Saranno acquisite le viste standard RT3DE medio-esofagee, inclusi volumi completi della camera ventricolare sinistra (LV) e viste 3D zoommate e gated del complesso della MV (anello, lembi e muscoli papillari). Per migliorare la qualità dell'immagine, le acquisizioni zoommate saranno limitate al più piccolo volume piramidale che cattura l'intero complesso mitralico, garantendo frequenze di frame ≥20 Hz. Tutti i set di dati di imaging saranno anonimizzati prima dell'analisi.

Protocollo chirurgico La riparazione chirurgica della MVP sarà condotta in anestesia generale attraverso una mini-toracotomia destra. Le tecniche chirurgiche includeranno: i) resezione del lembo (rimozione del tessuto in eccesso del lembo); ii) impianto neocordale (posizionamento di corde artificiali in politetrafluoroetilene espanso, ePTFE); annuloplastica (impianto di un anello di annuloplastica o una banda pericardica per la stabilizzazione anulare).

Nei casi in cui viene asportato un tessuto significativo del lembo (≥10×10 mm), i campioni saranno raccolti e conservati nella biobanca BioCor istituzionale per l'analisi istologica e morfometrica. I campioni saranno decontaminati, crioconservati e conservati a -80°C. Dopo la valutazione istologica, tutto il materiale biologico sarà distrutto.

Raccolta dei dati clinici I dati demografici (es. età, sesso) e clinici (es. diagnosi, farmaci, comorbidità) saranno ottenuti dalle cartelle cliniche e anonimizzati.

Addestramento della rete neurale per la segmentazione delle immagini I set di dati RT3DE anonimizzati saranno segmentati manualmente da operatori esperti utilizzando software avanzati di analisi delle immagini (es. 3D Slicer). Un minimo di 150 acquisizioni RT3DE sarà elaborato per generare maschere binarie dell'anello della MV, dei lembi e dei muscoli papillari.

Questi set di dati segmentati saranno utilizzati per addestrare una rete neurale convoluzionale (CNN), probabilmente basata sull'architettura 3D U-Net; il 70% dei set di dati sarà utilizzato come dati di addestramento e il 30% sarà riservato per test e validazione.

La CNN imparerà a segmentare automaticamente le strutture della MV e a generare modelli di superficie 3D. Le caratteristiche anatomiche chiave—come il contorno dell'anello, il margine libero del lembo, le commessure e le posizioni dei muscoli papillari—saranno estratte automaticamente.

I parametri geometrici quantitativi includeranno l'area anulare, il perimetro, il diametro anteroposteriore, la larghezza commissurale, l'altezza anulare e l'ellitticità, le dimensioni dei lembi, le zone di coaptazione e l'estensione del prolasso.

Analisi FE I modelli 3D paziente-specifici della valvola mitrale saranno ricostruiti dai dati RT3DE segmentati. Questi modelli subiranno smoothing e rimodellamento per generare mesh di alta qualità per l'analisi strutturale FE. Le corde tendinee saranno modellate sulla base di modelli anatomici stabiliti e adattate per corrispondere alle lunghezze fisiologiche. Le proprietà materiali del tessuto saranno assegnate sulla base di dati sperimentali pubblicati.

Le simulazioni FE saranno utilizzate per quantificare la distribuzione dello stress sui lembi della MV, valutare il trasferimento del carico tra lembi e muscoli papillari e valutare gli effetti meccanici degli interventi chirurgici (es. impianto neocordale, annuloplastica) Queste simulazioni sono retrospettive ed esplorative; non influenzeranno il processo decisionale chirurgico.

Follow-up Non è richiesto alcun follow-up post-operatorio oltre alle cure cliniche standard. Lo studio si concentra sull'imaging intraoperatorio e sulla raccolta di tessuti, seguiti da analisi delle immagini offline e modellazione computazionale.