مقالة منهجية

قياس الضغط على الجيل الثالث من الصمام الأبهري القابل للتمدد بالبالون أثناء التمدد

DOI:

10.3791/67455

⸱

يوليو 11, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiac Surgery, Centre Cardiologique du Nord, 2Department of Cardiothoracic Surgery, Royal Infirmary of Edinburgh, 3Department of Anesthesia, Centre Cardiologique du Nord, 4Department of Interventional Cardiology, Centre Cardiologique du Nord, 5Department of Cardiology, Centre Cardiologique du Nord, 6Department of Cardiothoracic Surgery, University of Cincinnati College of Medicine, 7Department of Cardiothoracic Surgery, Mayo Clinic, Rochester

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يحدد البروتوكول التالي عمليات المحاكاة التي أجريت لتقييم تأثير تحميل الضغط الجهازي على السلامة الهيكلية لصمام SAPIEN 3 مقاس 26 مم. تم تحديد مستوى الإجهاد من خلال استخدام تحليلات العناصر المحدودة ، والتي أشارت إلى أن أعلى الضغوط خلال مرحلة العقص كانت مركزة في أطراف الإرسال.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تهدف هذه الدراسة إلى تحديد الضغوط الميكانيكية التي يعاني منها الجيل الثالث من الصمامات الأبهرية عبر القسطرة القابلة للتمدد بالبالون في وجود تكلس الأبهر ، والذي يحدده مؤشر درجة أغاتستون المرتفع للكالسيوم. كان الجهاز قيد التحقيق هو صمام Edwards SAPIEN 3 (يشار إليه باسم S3-TAV من الآن فصاعدا) ، وهو جهاز تجاري مقاس 26 ملم. تم اتخاذ خمس خطوات. الأول هو إعادة بناء نموذج التصميم ثلاثي الأبعاد (3D) بمساعدة الكمبيوتر (CAD) للجهاز. والثاني كان محاكاة لعملية العقص وإعادة الفتح. والثالث هو تقييم تأثير العقص على إجهاد المنشورات والمقارنة بالحالة المثالية. الرابع كان محاكاة للحالات السريرية الحقيقية. وأخيرا، تستلزم المرحلة اللاحقة من الدراسة المعالجة اللاحقة لنتائج المحاكاة ومقارنتها ببيانات المتابعة. تم استخدام مسح التصوير المقطعي المحوسب الدقيق عالي الدقة لتطوير شبكة هندسية ثلاثية الأبعاد دقيقة للدعامة والصمام. تم اشتقاق الخصائص المادية للمنشورات من الأطراف الاصطناعية الجراحية. استندت الخصائص المادية للدعامات إلى خصائص الكوبالت والكروم. تم إجراء سلسلة من عمليات المحاكاة لتقييم تأثير تحميل الضغط الجهازي على الهيكل. تم قياس الإجهاد من خلال تطبيق تحليلات العناصر المحدودة. كشف تحليل الإجهاد للصمام ، الذي تم إجراؤه باستخدام هندسة دقيقة مستمدة من عمليات مسح عالية الدقة ، أن ضغوط الذروة أثناء مرحلة العقص كانت تتركز في أطراف المجمع ، حيث تم إرفاق المنشورات. تم تحديد هذه المناطق على أنها المواقع الأكثر احتمالا للتخثر والتنكس. يؤدي استمرار التكلسات الضخمة بعد تمدد الجهاز إلى تكوين تسربات شبه صمامية (PVLs) ، والتي تعمل كسلائف للتخثر وتنكس الصمام الهيكلي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ثبت أن زرع الصمام الأبهري عبر القسطرة (TAVI) هو علاج فعال لتضيق الأبهر الشديد (AS) ، خاصة في المرضى المعرضين لخطر متوسط أو مرتفع للخضوع لعملية جراحية أو في أولئك غير المؤهلين للتدخل الجراحي1،2،3،4. يمثل SAPIEN 3 الجيل الثالث من الصمامات الأبهرية القابلة للتمدد بالبالون عبر القسطرة (TAVs). تم إصداره في البداية للاستخدام التجاري المؤقت في أوروبا في يناير 2014 وبعد ذلك في الولايات المتحدة في يونيو 2015. كان الصمام هو جهاز TAVI الرائد الذي تمت الموافقة عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لمؤشر موسع ، وهو المرضى الجراحيين ذوي المخاطر المتوسطة الذين يعانون من أعراض شديدة الأعراض. كان التحسين الجدير بالملاحظة في التصميم مقارنة بتكرار SAPIEN XT السابق (المشار إليه باسم S-XT من الآن فصاعدا) هو دمج سوار مانع للتسرب الخارجي من البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) في الجانب القاعدي من الدعامة. قلل هذا الابتكار بشكل ملحوظ من حدوث التسرب شبه الصمامي (PVL). علاوة على ذلك ، من أجل استيعاب إجراءات أكثر ملاءمة في المرضى الذين يعانون من حلقات أصغر وتوفير أداء فائق في عمليات زرع الصمام داخل الصمام ، تم تطوير S3-TAV بقطر 20 مم بالإضافة إلى الأحجام القياسية 23 مم و 26 مم و 29 مم. أدت إعادة الهيكلة الكبيرة لتكوين دعامة S3-TAV إلى تغييرات ملحوظة في آثارها السريرية. أظهر الصمام المجعد مظهرا متناقصا بشكل ملحوظ ، مما يسهل إدخاله داخل غلاف قابل للتوسيع 14F أو 16F. علاوة على ذلك ، تضمنت الدعامة عددا أكبر من الخلايا في نهايتها البعيدة ، مما سهل التدخلات التاجية اللاحقة عن طريق الجلد عبر الدعامات. أخيرا ، تم زيادة الطول الإجمالي للدعامة5. يمثل ظهور تكوينات الدعامات التي تسمح بالوصول الروتيني عن طريق الجلد عبر الفخذ تقدما كبيرا في الوصول إلى الأوعية الدموية ل TAVI.

في التجارب السريرية الأصلية التي شملت أفرادا معرضين لمخاطر عالية وغير قابلية للجراحة ، والذين كانوا عادة من الثمانينيين ، لم تكن المخاوف المتعلقة بمتانة TAVI مشكلة كبيرة6،7،8،9،10،11،12. ومع ذلك ، نظرا لأن المرضى ذوي المخاطر المنخفضة والأصغر سنا يتم إدراجهم في الدراسة ، فإن مسألة متانة TAVI تصبح ذات صلة بشكل متزايد. بدأت تجربة وضع الصمامات عبر القسطرة الأبهرية (PARTNER) 3 في أبريل 2016 بهدف تقييم سلامة وفعالية S3-TAV في المرضى الجراحيين منخفضي الخطورة الذين يعانون من تضيق الأبهر (AS) 13. تتأثر متانة الصمام بشكل مباشر بتصميمه. لقد تقرر أنه يمكن العثور على ضغوط المنشورات المتزايدة في المناطق القريبة من المناطق التي تظهر تنكس وتمزق كلسي ، والتي من المحتمل أن تكون متورطة في مضاعفات تجلطالدم 14،15،16،17،18،19،20،21،22. وبالتالي ، فإن تقدير الخصائص المرتبطة بضغوط نشرة TAV أمر ضروري من أجل إجراء مقارنة ذات مغزى للمتانة النسبية ل TAVs مقارنة بالأجهزة الأخرى أو الأطراف الاصطناعية الحيوية. في الدراسات السابقة ، تم استخدام منهجية تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتقييم الضغوط الميكانيكية على وريقات كل من صمامات القلب عبر القسطرة القابلة للتمدد بالبالون (TEHVs) و TEHVs ذاتية التوسع20،21،23،24.

يشكل FEA منهجية راسخة لتحديد البيانات التي لا غنى عنها فيما يتعلق بالهياكل البيولوجية المتطورة ، والتي سيظل من غير المجدي قياسها مباشرة في الجسم الحي لولا هذا النهج. FEA هي أداة ذات قيمة عالية في الدراسات الفسيولوجية عند استخدامها لتحديد متانة الجهاز في السيليكو عن طريق تقدير الإجهاد وتحديد وضع الفشل. من أجل إنشاء نماذج دقيقة للعناصر المحدودة ، من الضروري أن يكون لديك تمثيل ثلاثي الأبعاد دقيق للهندسة في حالة الضغط الصفري ، وفهم شامل للتجميع ، وخصائص المواد ، وظروف التحميل الفسيولوجية. بالنظر إلى المراجعات الجوهرية لتصميم الصمام ، فإن توزيع الإجهاد على أحدث جيل ثالث ، TAV القابل للتوسيع بالبالون ، عند وجوده ، لم يتم إنشاؤه بعد في سياق تكلس الصمام الأبهري25،26.

كان الهدف من هذه الدراسة هو التأكد من الضغوط التي تتعرض لها دعامات ومنشورات TAV في S3-TAV مقاس 26 مم. استلزمت الخطوة الثانية استخدام نموذج ميكانيكي حيوي حسابي لفحص التعديلات الهيكلية المحتملة التي قد تحدث على الوريقات والدعامة بعد زرع صمام القلب عبر القسطرة (THV) في مريضين مصابين بتضيق الصمام الأبهري خضعوا لعملية زرع الصمام الأبهري عبر القسطرة باستخدام نظام S3-TAV 26 مم. بعد ذلك ، تم تقييم المضاعفات المحتملة التي قد تكون تطورت مع الجهاز في دراستي حالة سريريتين.

في هذه الدراسة ، تم نمذجة لويحات الكالسيوم بناء على البيانات التي تم الحصول عليها من إعادة بناء التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (Micro-CT). هناك أربعة أهداف محددة للدراسة: (1) تطوير نموذج تصميم ثلاثي الأبعاد بمساعدة الكمبيوتر (3D CAD) لإعادة بناء الجهاز. (2) تقييم تأثير العقص ومحاكاة إعادة الفتح مع وبدون منشورات اصطناعية. (3) تقييم تأثير العقص على الإجهاد الذي تتعرض له المنشورات. (4) تكرار الإجراء السريري الكامل. تتطلب المرحلة اللاحقة من الدراسة المعالجة اللاحقة لنتائج المحاكاة والمقارنة مع بيانات المتابعة3،4 (الشكل 1).

تم اقتراح نهج منهجي للمحاكاة الواقعية ل TAVI ، والذي يتماشى مع الممارسة السريرية. الهدف هو التنبؤ بأداء الطرف الاصطناعي بعد الجراحة بالنسبة للسمات التشريحية المحددة المعنية. كان الجهاز التجريبي عبارة عن S3-TAV مقاس 26 مم تم الحصول عليه من مريض ويبلغ قطره الخارجي 25.8 مم وارتفاعه 20 مم.

تتكون مجموعة TAV من أربعة مكونات: منشورات التامور البقري ، ودعامة الكوبالت والكروم ، وغطاء الداكرون ، وتنورة مانعة للتسرب الخارجية من البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET). يتم تسجيل الأبعاد المادية ووصلات الخياطة بين المكونات المختلفة لتسهيل النمذجة الدقيقة للتجميع مع اتصالاته. تم تطوير شبكة ثلاثية الأبعاد تمثل الجهاز ، متبوعة بتطبيق FEA باستخدام محلل صريح للعناصر المحدودة. تحدد المعالجة اللاحقة ل FEA وتحليل البيانات الضغوط التي تتعرض لها المنشورات والدعامات (الشكل 2).

يسلط المثال المقدم الضوء على مريضين خضعا ل TAVI. قدم المريضان مصابين بمرض التصلب العصبي الشديد واعتبروا أكثر عرضة للمضاعفات. خضع كلا المريضين ل TAVI عن طريق الوصول عبر الفخذ. بدأ التخطيط قبل الجراحة في كلتا الحالتين باستخدام بيانات التصوير المقطعي المحوسب، والتي تمثل المنهجية المعيارية الحالية لاختيار الجهاز بناء على تقييم الحلقة الافتراضية وتقييم النهج المثالي وفقا للمبادئ التوجيهية3،4.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على استخدام هذه البيانات للبحث من قبل مجلس المراجعة المؤسسية ، مع التنازل عن موافقة المريض. معرف مجلس المراجعة المؤسسية: 202201057 ، رقم الموافقة المعين من قبل IRB: IRB-MTP_2022_03_202201057 ؛ ClinicalTrials.gov ID: NCT05261204.

ملاحظة: يرد في الجدول 1 ملخص للبروتوكول.

1. دراسة النمذجة الحيوية للجهاز

  1. دراسة النمذجة الحيوية المحوسبة
    ملاحظة: أظهر أحد المرضى عطلا يعزى إلى PVL. تمت إزالة الجهاز لاحقا واستخدامه في الدراسة الميكانيكية الحيوية.
    1. إجراء فحص مقطعي محوسب دقيق للمريض المعني.
    2. قارن بيانات التصوير المقطعي المحوسب التي تم الحصول عليها من نموذج العناصر المحدودة (FEM) باستخدام نموذج مماثل من مريضين تحكميين. من أجل التأكد من دقة ودقة بيانات محاكاة الجهاز ، قم بإجراء تحليل مقارن مع البيانات التي تم الحصول عليها من فحص التصوير المقطعي المحوسب للتحكم. قم بإنشاء نموذج CAD ثلاثي الأبعاد للجهاز باستخدام الجهاز الفعلي المزروع كمرجع (الشكل 2 أ).
    3. قم بإجراء تصوير S3-TAV مقاس 26 مم باستخدام ماسح ضوئي للتصوير المقطعي المحوسب بشعاع مخروطي لسطح المكتب (micro CT -40) في اتجاهات مختلفة ، بما في ذلك المقاطع الطولية من خلال المحور القصير لتصور وريقات الصمام والمحور الطويل لتسهيل إعادة بناء بنية الدعامة.
    4. بالإضافة إلى ذلك ، استخدم شدة مختلفة لتسهيل التمايز بين الدعامة وهندسة نشرة الصمام. استخدم الإعدادات التالية للمسح: طاقة 45 كيلو فولت في الثانية ، وتيار 200 مللي أمبير ، ومرشح من الألومنيوم 0.5 مم ، ومجال رؤية 50 مم ، وحجم فوكسل 50 مم ، ووقت تكامل 200 مللي ثانية لفحص الأشعة السينية.
    5. قم باستيراد الصور الشعاعية الرقمية ، بحجم فوكسل 50 مم ، إلى Abaqus (محلل العناصر المحدودة التجاري) 2017 ، وهو برنامج برمجي مفتوح المصدر لإعادة بناء السطح.
    6. الحصول على النموذج الهندسي من خلال عمليتين متميزتين.
      1. أولا ، قم بإعادة بناء إطار الدعامة والأوراق الاصطناعية والتنورة الداخلية هندسيا باستخدام أوامر برنامج CAD Rhinoceros 5.0.
        ملاحظة: تم إنشاء نماذج CAD لإطارات الدعامة باستخدام برنامج Rhinoceros 5.0 ، وتم إعادة إنتاج مراحل العقص لكل من الأجهزة وقسطرها باستخدام أداة حل العناصر المحدودة التجارية / برنامج Explicit من MatLab. تضمنت هذه العملية التقليل التدريجي لأقطار القسطرة الأولية البالغة 27 مم حتى وصلت إلى حجمها النهائي البالغ 4.7 مم. تم تكرار سلوك الصمام القابل للتمدد بالبالون داخل جذر الأبهر للمريض باستخدام إزاحة شعاعية موحدة مطبقة على عقد نموذج أسطواني ثابت مصمم لتكرار البالون المتمدد الداخلي. بدأت هذه العملية بالتكوين المجعد لإطار القسطرة.
      2. بعد ذلك ، حدد خصائص FEM.
        ملاحظة: يشتمل سلوك اللدائن المرنة على نموذج لدونة فون ميزس مع تصلب متناحي ، ونموذج مفرط التنسج متناحي الخواص (إمكانات طاقة الإجهاد: Ogden ، من الدرجة الأولى) ، ونموذج مرن متناحي الخواص ، وأخيرا ، شبكة تضم 89،718 عنصرا. تنقسم هذه إلى عناصر نشرة وتنورة (41,154 عنصرا من عناصر S4R) وعناصر الإطار (48,564 عنصرا من عناصر C3D8R) (الشكل 2 ب).
    7. إجراء فحوصات التصوير المقطعي المحوسب قبل الجراحة (مركز أمراض القلب والشمال ، سانت ديني ، فرنسا) باستخدام ماسح التصوير المقطعي المحوسب ثنائي المصدر. للحصول على صور محسنة للتباين ، قم بحقن عامل تباين معالج باليود. تشمل معلمات الفحص الرئيسية للقلب المقطعي المحوسب المختلطة المحورية والحلزونية غير المبوابة ، 120 كيلو فولت ، مللي أمبير الذكية ، منتج طول الجرعة (DLP) 475 mGy.cm ، مؤشر كتلة الجسم (BMI) 26 ، 70-96 نبضة في الدقيقة (نبضة في الدقيقة) ووقت الاستحواذ 6.8 ثانية (الشكل التكميلي 1).
    8. استخدم محلل العناصر المحدودة التجاري (https://www.suse.com/pcsc/viewVersionPage?versionID=17782) لإنشاء صمام الأبهري FEM كما هو مذكور في الخطوات 1.1.3-1.1.7. (الشكل 2 ، الشكل 3 ، والشكل 4).
      ملاحظة: يقدم الجدول 2 ملخصا للاختبارات التي أجريت لمحاكاة العقص وإعادة الفتح.
    9. استخدم هذه النماذج في عمليات المحاكاة التي تتضمن تجعيد الدعامة وزرع الأطراف الاصطناعية داخل الجذور الأصلية.
    10. لإنشاء نماذج هندسية خاصة بالمريض لمركب الصمام الأبهري ، استخدم TAV المسترجع ، مما يضمن خصائص المواد الدقيقة.
      ملاحظة: تضمنت محاكاة TAVI الخطوات التالية: (1) المعالجة المسبقة للصور الطبية. '2' تحديد النماذج المناسبة للتحليل؛ (3) محاكاة الإجراء بناء على البيانات المكتسبة؛ (4) المعالجة اللاحقة لنتائج المحاكاة.

2. نموذج جذر الأبهر الأصلي

  1. استخدم برنامج ITK-SNAP 3.6 (يمكن الوصول إليه عبر 20 ، 2021) لتحديد الخصائص التشريحية الرئيسية لجذر الأبهر للمريض من صور DICOM قبل الجراحة وإنشاء عمليات إعادة بناء ثلاثية الأبعاد (التجزئة).
    1. معالجة مجموعات بيانات CT باستخدام ITK-Snap v2.4.
    2. استخرج منطقة محصورة ذات أهمية (أي جذر الأبهر من تدفق البطين الأيسر إلى الوصلة الأنبوبية الجيبية) من الجسم المعاد بناؤه بالكامل ، مستغلا قدرات تحسين التباين والاقتصاص والتجزئة للبرنامج.
      1. استخدم برنامج ITK-Snap v.2.4 لاستخراج تمثيل الطباعة الحجرية المجسمة (STL) لجذر الأبهر والرواسب الكلسية من صور التصوير المقطعي المحوسب.
      2. قم بمعالجة ملف STL وإنشاء شبكة العناصر المحدودة لجذر الأبهر باستخدام رمز داخلي مخصص. نمذجة المنشورات الأصلية بعناصر القشرة بافتراض سمك موحد يبلغ 2.5 مم23،25.
        ملاحظة: راجع القسم 1 من الملف التكميلي 112،20،23،25،26لمزيد من التفاصيل.
    3. بعد التجزئة ، استخدم كود Matlab الداخلي (v.R2018b) لإنشاء شبكة مناسبة لجدار الأبهر.
  2. افترض سمكا ثابتا يبلغ 2.5 مم من أجل البساطة.
  3. استخدم أوامر Rhinoceros 5.0 لإنشاء هندسة CAD ثلاثية الأبعاد نهائية لجذر الأبهر كما هو موضح سابقا في الخطوة 1.1.6.
  4. قم بتصدير إعادة البناء الحجمي لجذر الأبهر إلى محلل العناصر المحدودة التجاري للتمييز باستخدام العناصر رباعية السطوح C3D4. راجع القسم 2 من الملف التكميلي 1.

3. التكلسات

ملاحظة: لإعادة تمثيل TAVI بدقة ، قم بتضمين التكلسات بالقرب من النشرة. قد يؤثر ذلك بشكل كبير على ديناميكيات توسيع الدعامة جنبا إلى جنب مع التعقيد التقني وفعالية الإجراء.

  1. بالنسبة لنموذج حل العناصر المحدودة التجارية ، تعامل مع كل تكلس ككيان مستقل.
  2. استخدم تقنية قيود الاقتران الحركية ، وربط العقد السطحية لرواسب الكالسيوم بالعقد المرجعية المعينة للوريقات لضمان المحاذاة الدقيقة.
  3. راجع القسم 3 من الملف التكميلي 1 ، الشكل التكميلي 2 ، والشكل التكميلي 3.

4. نموذج تعويضي

ملاحظة: تم استخدام صور التصوير المقطعي المحوسب الدقيقة عالية الدقة لأجهزة TAV مقاس 26 مم ، والتي تم التقاطها بعد التوسيع ، لإنشاء نماذج هندسية دقيقة للأجهزة من خلال إنشاء نسخ متماثلة ثلاثية الأبعاد دقيقة باستخدام برنامج CAD.

  1. قم ببناء نماذج CAD لإطارات الدعامة باستخدام Rhinoceros 5.0 و Matlab.
  2. الحصول على النموذج الهندسي باستخدام عمليتين متميزتين.
    1. المرحلة الأولى: استخدم أوامر برنامج CAD Rhinoceros 5.0 ، مما يتيح إعادة البناء الهندسية لإطار الدعامة والألواح الاصطناعية والتنورة الداخلية.
    2. المرحلة الثانية: إجراء التحليل وتوزيع الإجهاد على رسم خرائط شبكة العناصر بواسطة كود Matlab الداخلي (https://www.mathworks.com/help/matlab/matlab_prog/create-scripts.html) (الشكل 2).
  3. استخدم أداة حل العناصر المحدودة التجارية / Explicit لتكرار مراحل العقص للجهاز داخل القسطرة ، مع تقليل القطر الأولي البالغ 27 مم تدريجيا إلى القطر النهائي البالغ 4.7 مم.
  4. قم باستيراد الصور الشعاعية الرقمية ، بحجم فوكسل 50 مم ، إلى أداة حل العناصر المحدودة التجارية لإعادة بناء السطح (الشكل 3 والشكل 4 والشكل 5 والشكل 6). تحقق من تعريفات جهات الاتصال بين المنشورات والدعامة لاختيار التمثيل الأكثر دقة للسلوك العام استنادا إلى هذه البيانات.
  5. قم بتوصيل عقد النشرة بالدعامة باستخدام ملامسة ربطة عنق ، مع معامل قيمة احتكاك 0.1 (t = 0.1 s).
  6. قم بلصق أشكال هندسة نشرة TAV على Dacron في الأسفل وقم بتثبيتها في هندسة الدعامة في الأعلى.
  7. قسم شبكة نشرة TAV إلى أربع مناطق متميزة لدراسة توزيع الإجهاد بسبب تحميل الضغط: (أنا) مفوض علوي ، (ثانيا) مفوض سفلي ، (ثالثا) منطقة المنشورات الحرة العلوية ، (رابعا) منطقة بطن النشرة السفلية.
  8. من أجل تكرار سلوك الصمام القابل للتمدد بالبالون داخل جذر الأبهر للمريض ، قم بتنفيذ إزاحة شعاعية موحدة عند عقد سطح أسطواني صلب ، والذي يعمل على محاكاة البالون المتمدد الداخلي.
    ملاحظة: تم ذلك بدءا من التكوين المجعد لإطار القسطرة.

5. نماذج المواد

  1. نمذجة أنسجة النشرة الأصلية.
    1. استخدم خصائص مادة St. Venant-Kirchhoff المبسطة. تتضمن هذه الخصائص معامل يونغ E بقيمة 8 ميجا باسكال ونسبة بواسون v 0.45.
    2. استخدم نموذجا تأسيسيا متعدد الحدود منخفضا من ستة رتب لوصف المادة فائقة التنسج11 ، والتي تمثل السلوك غير القابل للضغط تقريبا لأنسجة جذر القلب.
    3. بالنسبة لجدار الأبهر والمنشورات ، افترض E = 8 ميجا باسكال ، v = 0.45 ، و ρ = 1.1 × 10-9 طن / مم3.
    4. بالنسبة للأنسجة المتكلسة ، استخدم القيم التالية12،24: E = 10 ميجا باسكال ، v = 0.35 ، و ρ = 2 × 10-9 طن / مم3.
    5. استخدم نموذج اللدونة فون ميزس مع تصلب متناحي الخواص لوصف سلوك اللدائن المرنة للدعامة.
    6. استخدم القيم التالية للمعلمات ذات الصلة: E = 233 GPa; v = 0.35 ؛ 414 ميجا باسكال ، 933 ميجا باسكال ، و 44.5٪ من حيث إجهاد الخضوع ، والإجهاد النهائي ، والتشوه عند الكسر ، على التوالي24.

6. تفاصيل المحاكاة

ملاحظة: في سياق محاكاة TAVI ، ظلت النسبة بين الطاقة الحركية والطاقة الداخلية أقل من 10٪ طوال الوقت ، مما يعكس الطبيعة شبه الساكنة بشكل أساسي لنشر الدعامات.

  1. من أجل ضمان تمثيل دقيق للبيئة في الجسم الحي التي لوحظت في جذور الأبهر ، فرض شروط حدودية أولية على كلا الطرفين والتي تم تقييدها بخطة عادية تتماشى مع محور الدعامات. استخدم هذا النهج لمنع الحركات المفرطة. راجع الملف التكميلي 1.
  2. علاوة على ذلك ، قم بإعاقة العقد الموجودة في قاعدة الدعامات لإعاقة الترجمة الطولية للغرسات الاصطناعية أثناء مرحلة إعادة فتح الطرف الاصطناعي. قم بإصلاح الفترة الزمنية للمحاكاة عند 0.8 ثانية ، وبالتالي تمكين نشر الدعامات داخل جذر الأبهر للمرضى. راجع الملف التكميلي 1 ، والشكل التكميلي 2 ، والشكل التكميلي 3.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقييم تأثير العقص على إجهاد المنشورات: اعتبار عام
تم الحصول على قيم الإجهاد على الوريقات الاصطناعية في المرحلة الانبساطي بعد الانتهاء من الخطوات التالية: (أ) تم تحقيق إغلاق النشرة عن طريق تطبيق ضغط فسيولوجي موحد (0.005 ميجا باسكال ≈80 مم زئبق) على سطحها الخارجي. (ب) تم بعد ذلك تسهيل وضع المنشورات عن طريق إعادة توسيع إطار الدعامة. (ج) أخيرا ، تم تضمين المنشورات في تكوين انقباضي طوال مرحلة العقص (الشكل 6). كان برنامج FEA المستخدم هو Abaqus. كان الحد الأقصى لضغوط فون ميزس ، ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تقييم الأداء الميكانيكي الحيوي ل S3-TAV فيما يتعلق بالتقدم التكنولوجي للجهاز ، والذي يمثل جيلا ثالثا من هذه الأجهزة. ومع ذلك ، فقد أخذ هذا التحليل في الاعتبار أيضا التحديات المستمرة التي لا تزال في منطقة الزرع وهندسة حلقة الأبهر وتكلس الجذر أو الصلب. توضح الدراسة الحالية أن الحد الأقصى والأدنى للضغوط الرئيسية التي تحدث في S3-TAV مقاس 26 مم يتم توطينها في الخلايا الموجودة بجوار أعمدة الدعامات المنحدرة والدعامات المتشابكة المتاخمة للمفوضية.

بالإضافة إلى ذلك ،...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتلقى الدكتور جوليان دريفوس رسوما استشارية من Abbott و Edwards-Lifescience و Jenscare. المؤلفون الباقون ليس لديهم تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يود المؤلفان أن يعربوا عن امتنانهم الكبير لفيليب غويون، وهو صديق وزميل رائع حقا. إن خبرة فيليب التي لا تقدر بثمن وبصيرة البصيرة جعلت هذه المقالة حقيقة واقعة ، ولهذا ، نحن ممتنون للغاية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
AbaqusDassault Syst & egrave; mes (Simulia، بروفيدنس، RI، الولايات المتحدة الأمريكية)2017محلل العناصر المحدودة التجارية
إدواردز سابين 3 صمامإدواردز لايف ساينسز في إيرفين ، كاليفورنياhttps://www.edwards.com/healthcare-professionals/products-services/transcatheter-heart/transcatheter-sapien-3-ultraسابين درس
صمام ITK-SNAP & nbsp ؛www.itksnap.orgالإصدار 3.6تحديد التشريح على صور DICOM قبل الجراحة
Matlab & nbsp ؛شركة Mathworks Inc. ، ناتيك ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية)v.R2018bإنشاء شبكة مناسبة لجدار الأبهر
MicroCT-40Scanco Medical AG ، بازل ، سويسراماسح التصوير المقطعي المحوسب الجزئي لسطح المكتب   ؛
Revolution ApexGE Healthcare ، شيكاغو ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكيةماسح التصوير المقطعي المحوسب ثنائي المصدر   ؛
وحيد القرن McNee and Associates ، سياتل ، واشنطن ، الولايات المتحدة الأمريكيةالإصدار 5.0بناء تصميم نهائي ثلاثي الأبعاد بمساعدة الكمبيوتر

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Leon, M. B., et al. Transcatheter or surgical aortic-valve replacement in intermediate-risk patients. N Engl J Med. 374 (16), 1609-1620 (2016).
  2. Reardon, M. J., et al. Surgical or transcatheter aortic-valve replacement in intermediate-risk patients. N Engl J Med. 376 (13), 1321-1331 (2017).
  3. Otto, C. M., et al. 2020 ACC/AHA guideline for the management of patients with valvular heart disease: a report of the american college of cardiology/american heart association joint committee on clinical practice guidelines. Circulation. 143 (5), e72-e227 (2021).
  4. Vahanian, A., et al. 2021 ESC/EACTS guidelines for the management of valvular heart disease. Eur Heart J. 43 (7), 561-632 (2022).
  5. Ribeiro, H. B., et al. Balloon-expandable prostheses for transcatheter aortic valve replacement. Prog Cardiovasc Dis. 56 (6), 583-595 (2014).
  6. Mack, M. J., et al. 5-year outcomes of transcatheter aortic valve replacement or surgical aortic valve replacement for high surgical risk patients with aortic stenosis (PARTNER 1): a randomised controlled trial. Lancet. 385 (9986), 2477-2484 (2015).
  7. Barbanti, M., et al. 5-year outcomes after transcatheter aortic valve implantation with CoreValve prosthesis. JACC Cardiovasc Interv. 8 (8), 1084-1091 (2015).
  8. Reardon, M. J., et al. 2-year outcomes in patients undergoing surgical or self-expanding transcatheter aortic valve replacement. J Am Coll Cardiol. 66 (2), 113-121 (2015).
  9. Yakubov, S. J., et al. 2-year outcomes after iliofemoral self-expanding transcatheter aortic valve replacement in patients with severe aortic stenosis deemed extreme risk for surgery. J Am Coll Cardiol. 66 (12), 1327-1334 (2015).
  10. Auricchio, F., et al. A computational tool to support pre-operative planning of stentless aortic valve implant. Med Eng Phys. 33 (10), 1183-1192 (2011).
  11. Martin, C., Sun, W. Simulation of long-term fatigue damage in bioprosthetic heart valves: effects of leaflet and stent elastic properties. Biomech Model Mechanobiol. 13 (4), 759-770 (2014).
  12. Xiong, F. L., et al. Finite element investigation of stentless pericardial aortic valves: relevance of leaflet geometry. Ann Biomed Eng. 38 (5), 1908-1918 (2010).
  13. Mack, M. J., et al. Transcatheter aortic-valve replacement with a balloon-expandable valve in low-risk patients. N Engl J Med. 380 (18), 1695-1705 (2019).
  14. Sun, W., et al. Simulated bioprosthetic heart valve deformation under quasi-static loading. J Biomech Eng. 127, 905-914 (2005).
  15. Sabbah, H. N., et al. Mechanical factors in the degeneration of porcine bioprosthetic valves: an overview. J Card Surg. 4 (4), 302-309 (1989).
  16. Thubrikar, M. J., et al. Role of mechanical stress in calcification of aortic bioprosthetic valves. J Thorac Cardiovasc Surg. 86 (1), 115-125 (1983).
  17. Dvir, D., et al. Standardized definition of structural valve degeneration for surgical and transcatheter bioprosthetic aortic valves. Circulation. 137 (4), 388-399 (2018).
  18. Rodriguez-Gabella, T., et al. Aortic bioprosthetic valve durability: incidence, mechanisms, predictors, and management of surgical and transcatheter valve degeneration. J Am Coll Cardiol. 70 (8), 1013-1028 (2017).
  19. Xuan, Y., et al. Stent and leaflet stresses in 29-mm second-generation balloon-expandable transcatheter aortic valve. Ann Thorac Surg. 104 (3), 773-781 (2017).
  20. Nappi, F., et al. CoreValve vs. Sapien 3 transcatheter aortic valve replacement: a finite element analysis study. Bioengineering (Basel). 8 (5), 52(2021).
  21. Nappi, F., et al. A finite element analysis study from 3D CT to predict transcatheter heart valve thrombosis. Diagnostics (Basel). 10 (4), 183(2020).
  22. Bianchi, M., et al. Patient-specific simulation of transcatheter aortic valve replacement: impact of deployment options on paravalvular leakage. Biomech Model Mechanobiol. 18 (2), 435-451 (2019).
  23. Morganti, S., et al. Simulation of transcatheter aortic valve implantation through patient-specific finite element analysis: two clinical cases. J Biomech. 47 (11), 2547-2555 (2014).
  24. Morganti, S., et al. Prediction of patient-specific postoperative outcomes of TAVI procedure: the impact of the positioning strategy on valve performance. J Biomech. 49 (12), 2513-2519 (2016).
  25. Auricchio, F., et al. Patient-specific simulation of a stentless aortic valve implant: the impact of fibres on leaflet performance. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 17 (3), 277-285 (2014).
  26. Auricchio, F., et al. Simulation of transcatheter aortic valve implantation: a patient-specific finite element approach. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 17 (12), 1347-1357 (2014).
  27. Herrmann, H. C., et al. One-year clinical outcomes with SAPIEN 3 transcatheter aortic valve replacement in high-risk and inoperable patients with severe aortic stenosis. Circulation. 134 (2), 130-140 (2016).
  28. Wendler, O., et al. SOURCE 3: 1-year outcomes post-transcatheter aortic valve implantation sing the latest generation of the balloon-expandable transcatheter heart valve. Eur Heart J. 38 (36), 2717-2726 (2017).
  29. Thourani, V. H., et al. Transcatheter aortic valve replacement versus surgical valve replacement in intermediate-risk patients: a propensity score analysis. Lancet. 387 (10034), 2218-2225 (2016).
  30. Wang, Q., et al. Patient-specific modeling of biomechanical interaction in transcatheter aortic valve deployment. J Biomech. 45 (11), 1965-1971 (2012).
  31. Eker, A., et al. Aortic annulus rupture during transcatheter aortic valve implantation: safe aortic root replacement. Eur J Cardiothorac Surg. 41 (5), 1205(2012).
  32. Xuan, Y., et al. Stent and leaflet stresses in 26-mm, third-generation, balloon-expandable transcatheter aortic valve. J Thorac Cardiovasc Surg. 157 (2), 528-536 (2019).
  33. Makkar, R. R., et al. Possible subclinical leaflet thrombosis in bioprosthetic aortic valves. N Engl J Med. 373 (2), 2015-2024 (2015).
  34. Vesely, I. The evolution of bioprosthetic heart valve design and its impact on durability. Cardiovasc Pathol. 12 (5), 277-286 (2003).
  35. Kim, H., et al. Dynamic simulation of bioprosthetic heart valves using a stress resultant shell model. Ann Biomed Eng. 36 (2), 262-275 (2008).
  36. Li, K., Sun, W. Simulated thin pericardial bioprosthetic valve leaflet deformation under static pressure-only loading conditions: implications for percutaneous valves. Ann Biomed Eng. 38 (8), 2690-2701 (2010).
  37. Bailey, J., et al. The impact of imperfect frame deployment and rotational orientation on stress within the prosthetic leaflets during transcatheter aortic valve implantation. J Biomech. 53, 22-28 (2017).
  38. Abbasi, M., Azadani, A. N. Leaflet stress and strain distributions following incomplete transcatheter aortic valve expansion. J Biomech. 48, 3663-3671 (2015).
  39. Li, K., Sun, W. Simulated transcatheter aortic valve deformation: a parametric study on the impact of leaflet geometry on valve peak stress. Int J Numer Method Biomed Eng. 33 (3), 10(2017).
  40. Xuan, Y., et al. Stent and leaflet stresses in a 26-mm first-generation balloon-expandable transcatheter aortic valve. J Thorac Cardiovasc Surg. 153 (5), 1065-1073 (2017).
  41. Altering heart valve leaflet attachment geometry to influence the location and magnitude of maximum loaded stress on the leaflet. Patent US. , WO1999066863A9 (2003).
  42. Virtual heart valve. US patent. , US8219229B2 (2012).
  43. Auricchio, F., Taylor, R. L. Shape-memory alloys: modelling and numerical simulations of the finite-strain superelastic behavior. Comput Methods Appl Mech Eng. 143 (1-2), 175-194 (1997).
  44. Fuchs, A., et al. Subclinical leaflet thickening and stent frame geometry in self-expanding transcatheter heart valves. EuroIntervention. 13 (9), e1067-e1075 (2017).
  45. Cavender, M. A., Kim, S. M. Utility of dual antiplatelet therapy for the prevention of subclinical leaflet thrombosis: now is not the time to HALT the use of dual antiplatelet therapy. JACC Cardiovasc Interv. 12 (1), 19-21 (2019).
  46. Spadaccio, C., et al. Nappi bioengineering case study to evaluate complications of adverse anatomy of aortic root in transcatheter aortic valve replacement: combining biomechanical modelling with CT imaging. Bioengineering. 7 (4), 121(2020).
  47. Hansson, N. C., et al. Transcatheter aortic valve thrombosis: incidence, predisposing factors, and clinical implications. J Am Coll Cardiol. 68 (19), 2059-2069 (2016).
  48. Chakravarty, T., et al. Subclinical leaflet thrombosis in surgical and transcatheter bioprosthetic aortic valves: an observational study. Lancet. 389 (10087), 2383-2392 (2017).
  49. Nührenberg, T. G., et al. Impact of on-clopidogrel platelet reactivity on incidence of hypoattenuated leaflet thickening after transcatheter aortic valve replacement. JACC Cardiovasc Interv. 12 (1), 12-18 (2019).
  50. Bavaria, J. E., et al. Five-year outcomes of the commence trial investigating aortic valve replacement with RESILIA tissue. Ann Thorac Surg. 115 (6), 1429-1436 (2023).
  51. Poitier, B., et al. Incidence and impact of hypoattenuated leaflet thickening following aortic valve replacement using a glycerol-preserved bioprosthesis. JTCVS Open. 18, 9-11 (2024).
  52. Poitier, B., et al. Fibrin deposition on bovine pericardium tissue used for bioprosthetic heart valve drives its calcification. Front Cardiovasc Med. 10, 1198020(2023).
  53. Dangas, G. D., et al. A controlled trial of rivaroxaban after transcatheter aortic-valve replacement. N Engl J Med. 382 (2), 120-129 (2020).
  54. Kuang, H., et al. Leaflet mechanical properties of Carpentier-Edwards Perimount Magna pericardial aortic bioprostheses. J Heart Valve Dis. 26, 81-89 (2017).
  55. Leone, O., et al. The elusive link between aortic wall histology and echocardiographic anatomy in bicuspid aortic valve: implications for prophylactic surgery. Eur J Cardiothorac Surg. 41 (2), 322-327 (2012).
  56. Fazel, S. S., et al. The aortopathy of bicuspid aortic valve disease has distinctive patterns and usually involves the transverse aortic arch. J Thorac Cardiovasc Surg. 135 (4), 901-907 (2008).
  57. Fedak, P. W., et al. Clinical and pathophysiological implications of a bicuspid aortic valve. Circulation. 106 (8), 900-904 (2002).
  58. Girdauskas, E., et al. Is aortopathy in bicuspid aortic valve disease a congenital defect or a result of abnormal hemodynamics? A critical reappraisal of a one-sided argument. Eur J Cardiothorac Surg. 39 (6), 809-814 (2011).
  59. Tadros, T. M., et al. Ascending aortic dilatation associated with bicuspid aortic valve: pathophysiology, molecular biology, and clinical implications. Circulation. 119 (6), 880-890 (2009).
  60. Schaefer, B. M., et al. The bicuspid aortic valve: an integrated phenotypic classification of leaflet morphology and aortic root shape. Heart. 94 (12), 1634-1638 (2008).
  61. Buchner, S., et al. Variable phenotypes of bicuspid aortic valve disease: classification by cardiovascular magnetic resonance. Heart. 96 (15), 1233-1240 (2010).
  62. Jackson, V., et al. Bicuspid aortic valve leaflet morphology in relation to aortic root morphology:a study of 300 patients undergoing open heart surgery. Eur J Cardiothorac Surg. 40 (3), e118-e124 (2011).
  63. Della Corte, A., Bancone, C. Multiple aortopathy phenotypes with bicuspid aortic valve: the importance of terminology and definition criteria. Eur J Cardiothorac Surg. 41 (6), 1404(2012).
  64. Russo, C. F., et al. Is aortic wall degeneration related to bicuspid aortic valve anatomy in patients with valvular disease. J Thorac Cardiovasc Surg. 136 (4), 937-942 (2008).
  65. Schaefer, B. M., et al. Usefulness of bicuspid aortic valve phenotype to predict elastic properties of the ascending aorta. Am J Cardiol. 99 (5), 686-690 (2007).
  66. Girdauskas, E., et al. Risk of late aortic events after an isolated aortic valve replacement for bicuspid aortic valve stenosis with concomitant ascending aortic dilation. Eur J Cardiothorac Surg. 42 (5), 832-837 (2012).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة