In-vitro benchmarking van momenteel beschikbare hartklepprothesen voor chirurgische en percutane behandeling van aortastenose met kleine annulus, gevolgd door validatie in vivo (SurPASS)

Het doel van de studie is het testen van hydrodynamische prestaties van verschillende chirurgische en transkatheterklepprothesen, ook volgens de techniek van implantatie. Een speciale magnetische resonantie-beeldvorming (MRI) compatibele mockcirculatie-simulator zal worden geïmplementeerd, inclusief een circuit gevuld met bloed-alike vloeistof, een pulserende pomp en 3D-geprinte siliciumfantomen van oplopende aorta.

Gegevensverzameling zal zich richten op structurele veranderingen van protheses in reactie op flow, inclusief folderbeweging, gradiënten en stromen over de klep, genomen door directe drukmetingen en 4D -stroom MRI. Als tweede stap worden trans-valvulaire gradiënten en klepprestaties bij patiënten geïmplanteerd met dezelfde geteste kleppen gemeten door echocardiogram en 4D-stroom MRI.

Degeneratieve aortaklepstenose is een veel voorkomende ziekte bij mensen> 65 jaar, met een geschat tarief dat 10% nadert in westerse landen. Ondanks de vooruitgang in diagnose en therapie, vertegenwoordigen invasieve behandelingen nog steeds de enige definitieve optie, waaronder chirurgische aortaklepvervanging (SAVR) en meer recent minder invasieve transkatheter aortaklepvervanging (TAVR).

Patiënten met kleine aorta-annulus vormen een uitdagende subset, waarbij de noodzaak om zowel procedurele als langetermijnrisico te minimaliseren zich verstrengt met die van het vermijden van mismatch (PPM) van de patiënt en de structurele klepafname (SVD). De gemeenschappelijke noemer lijkt de bloedstroom te zijn, waarvan is aangetoond dat het een cruciale rol speelt bij late complicaties. PPM wordt in feite geassocieerd met eerdere structurele klepdisfunctie en hogere mortaliteit op lange termijn. Om een ​​groter effectief opening te verkrijgen, moeten chirurgen veel verschillende procedures (ringvormige uitbreiding), klepmodellen (geestenteerde kleppen, subcoronaire stentloze kleppen of snelle implementatiekleppen) overwegen of verschillende technieken van klephechting. In de literatuur is er echter geen duidelijke aanwijzingen voor de ideale behandelingsstrategie tot nu toe. Hartklepprothesen genereren turbulente stroming in de aortwortel en de stijgende aorta. Hydrodynamische instabiliteiten en turbulente stroming kunnen klinisch bijwerkingen veroorzaken. Daarom moet een grondige evaluatie van hemodynamische en stroomomstandigheden worden getest om de meest effectieve behandelingsstrategie voor elke patiënt te bieden.

Beide eenheden voeren regelmatig zowel chirurgische als percutane vervangingen van de aortaklep uit: patiënten uit beide centra worden ingeschreven om na-implantingsklepprestaties door echocardiogram en MR-beeldvorming te evalueren.

Beide eenheden zullen een gelijke bijdrage leveren met betrekking tot onderzoeksontwerp, het verzamelen van patiënten, gegevens, analyse en interpretatie van gegevens, tekening van manuscript.

Bovendien zal Unit 1 het nepcirculatiesysteem instellen en uitvoeren voor in-vitro-tests.

Klepprestaties kunnen worden getest met behulp van geavanceerde cardiovasculaire beeldvormingstechnieken in combinatie met in vitro testplatforms. Aan de ene kant biedt driedimensionale tijdopgeloste MRI met driedirectionele snelheidscodering (4D Flow MRI) de mogelijkheid om bloedstroompatronen te beoordelen die volledige volumetrische dekking van het interessegebied mogelijk maken, een gedetailleerde 3D-visualisatie van het stroompatroon en post-hoc kwantificering van verschillende hemodynamische metries. Aan de andere kant is de in vitro setting de gouden standaardbenadering om de hemodynamica van de bloeddrukvariabiliteit (BPV) consequent te onderzoeken in een volledig gecontroleerde omgeving, door ad hoc systeemsensorisatie, onder een gestandaardiseerde opstelling en het protocol van metingen, zonder invloed door te confounding in vivo-factoren. De combinatie van deze twee technieken zorgt voor de karakterisering van geselecteerde hartkleppen prothesen.

Het 3D- en Computer -simulatielaboratorium (in korte C3DLAB) is uitgerust met faciliteiten die specifiek zijn gewijd aan 3D medische beeldverwerking, inclusief speciale commerciële software voor 3D -anatomische reconstructies (bijv. Mimics Innovation Suite, materialiseer). Tedicated Workstations (Fujitsu Celsius J550/2, Intel® Core¿ i7-7700 CPU 3,60 GHz met 32 ​​GB RAM) zijn beschikbaar voor pre- en post-processing. C3DLAB-faciliteiten omvatten ook een high-end 3D-printer (MJP2500 Plus, door 3D-systemen) om vervormbare enmatige fantomen van cardiovasculaire organen en een zeer nauwkeurige 3D-scanner (Artec Micro, door Artec 3D) te verkrijgen om het digitale model van implanteerbare hulpmiddelen of kleine cardiovasculaire structuren te verkrijgen. MRI, en met name 4D Flow MRI, kunnen worden uitgevoerd op IRCCS Policlinico San Donato met behulp van een 1,5 T Magnetom Aera Machine (Siemens Healthcare, Erlangen, Duitsland) scanner.

Specifiek doel 1 om kleppen te classificeren en te vergelijken volgens de werkelijke gemeten grootte en hemodynamische prestaties (drukgradiënten en afgeleide maatregelen), in plaats van de labelgrootte.

In de chirurgische groep zullen de twee meest voorkomende implantatietechnieken worden vergeleken: intra-anannulaire versus supra-anannulaire positionering, verkregen door respectievelijk onderbroken Everting en niet-waar te maken belemmerde hechtingen. Klepprothesen worden in drie groepen verdeeld en dienovereenkomstig getest:

• Tissuekleppen: stented pericardiaal.
• Sutureless/snelle inzet.
• Mechanische kleppen met bi-blad. In de transcatheter aortaklep implantatie (TAVI) groep hangt de kleppositie af van de geplande prothese. Bovendien moet op het moment van de inzet van de klep commissurale afstemming worden verleend om stroomstoornissen voor de coronaire Ostia te voorkomen, vanwege de grote overlap van de prothetische commissuren. Dit kan een bijna fatale gebeurtenis zijn en leidt tot een herhalings-tavi-procedure. Bovendien suggereert recent bewijs dat commissurale afstemming na TAVI een impact kan hebben op de hemodynamica en duurzaamheid van de klep.

Transcatheterklepprothesen zullen worden verdeeld in twee grote groepen:

• Zelfuitbreiding (SE)
• Ballon-Expandables (Be)
• Beide klepgroepen zullen ook worden geëvalueerd in de klep-in-kleppen positie.

Specifiek doel 2 De veronderstelling van de onderzoeker is dat hemodynamische prestaties misschien niet de enige factor zijn om te overwegen bij de klepkeuze, maar anderen kunnen de duurzaamheid op de lange termijn en het risico op apparaatgerelateerde complicaties zoals vroege degeneratie, trombo-embolische gebeurtenissen en endocarditis beïnvloeden.

Daarom zal analyse en classificatie van geteste prothetische kleppen worden uitgevoerd, door stroompatronen, afschuifkrachten en turbulenties die werken door de klepopening, structuren en op de folders.

Driedimensionale tijdopgeloste MRI met driedirectionele snelheidscodering (4D Flow MRI) biedt de mogelijkheid om bloedstroompatronen te beoordelen die volledige volumetrische dekking van het interessegebied mogelijk maken.

De 4D Flow MRI-sequentie omvat een prototype tijdopgeloste 3D-gradiënt-echo-sequentie met driedirectionele snelheidscodering. Verschillende vloeistofdynamische parameters kunnen worden geëxtraheerd uit 4D -stroom MRI, met behulp van geavanceerde numerieke schema's, waaronder drukgradiënten, kinetische energie en viskeus energieverlies. Bovendien kunnen stroomlijnen en pathlines worden gebruikt om bloedstroomtrajecten visueel te beoordelen.

Specifiek AIM 3 in-vivo validatie van resultaten. Metingen worden afkomstig van een voldoende aantal patiënten geïmplanteerd met dezelfde kleptypen en modellen die in vitro zijn getest.

Transthoracale echocardiografie is een gemakkelijke, goedkope en wijdverbreide techniek, die de standaard van zorg vertegenwoordigt bij de postoperatieve follow-up van patiënten met prothetische kleppen. Het kritieke aspect voor volledige prothetische evaluatie is:

• Morfologie (duik/avulsed, verdikking, verkalking, pannus) en/of mobiliteit (overmatig, gereduceerd) van de bioprosthetische klepfolders en correcte prothetische stentpositie.
• Hemodynamische gegevens: integreren evaluatie van piek- en gemiddelde transvalvulaire gradiënten, effectief openinggebied (EOA) door de continuïteitsvergelijking en Doppler Velocity Index (DVI) om de juiste prothetische functie te evalueren en onderscheid te maken tussen klepdisfunctie en PPM in geval van verhoogde transvalvular Gradient Regurgititatie: Disting Tussen Indringte Indringte (zeldzame) (PVL - frequenter) Het combineren van een aantal Doppler -parameter: nummer, locatie en omtrekomvang van PVL -snelheidsgolfvormdichtheid en jetvertraging (CWD), Diastolische stroomomkering (PWD) in afnemende aorta/ buikstoffen aorta, Vena Contracta breedte en gebied (2D/ 3D CD)
• Kwantitatieve analyse: Regurgitant Volume, Regurgitant Fraction en Effective Regurgitant Opening Area (EROA).

Wat betreft 4D-stroom MRI, zullen verzamelde parameters vergelijkbaar zijn met die geanalyseerd in vitro: drukgradiënten, kinetische energie, viskeus energieverlies, evenals stroomlijnen en pathlines.

De onderzoekers veronderstellen dat het systeem het mogelijk maakt om stroomdynamiek en zijn veranderingen te voorspellen, beter dan die reeds bestaande, en weerspiegelt beter de hemodynamische prestaties van in-vivo implantaten.

Het doel is om een ​​onbevooroordeeld inzicht te geven over welke behandeling het beste is in verschillende subsets van patiënten, om klinische beslissingen te helpen.