Pablo Maureira, Brandon Moore, Hoda Hatoum, Pablo Maureira , Juan Crestanello, Lakshmi Prasad Dasi
Department of Mechanical Engineering, Colorado State University, Fort Collins, CO, États-Unis – Department of Biomedical Engineering, The Ohio State University, Columbus, OH, États-Unis – Service de chirurgie cardio-vasculaire, CHU de Nancy – Department of Surgery, The Ohio State University, Columbus, OH, États-Unis
Objectif
Les procédures de type valve-in-valve (VIV) constituent une nouvelle indication d’utilisation des valves percutanées (TAVI) en cas de haut risque chirurgical. Nous avons cherché à décrire les modifications hémodynamiques induites au sein des sinus de Valsalva après une procédure VIV. La compréhension des phénomènes hémodynamiques au niveau des sinus coronaires et non coronaires pourrait nous éclairer sur certaines des complications observées.
Méthode
Modèle in vitro de sinus de Valsalva où nous avons introduit une bioprothèse Hanckok II (BP) dans laquelle nous avons placé une CoreValve en position VIV. Nous avons utilisé une technique haute résolution de vélocimétrie par image de particules pour visualiser et quantifier les flux au niveau des sinus. Ce modèle nous a permis d’étudier la morphologie et la vitesse des flux, l’intensité des contraintes de cisaillement (shear stress) ainsi que la cinématique des feuillets valvulaires, en particulier ceux du TAVI se mobilisant en position supra-annulaire.
Résultat
Nos mesures ont montré que la vitesse et les vortex générés dans les sinus en cas de BP isolée atteignaient des pics de 0,7 m/s et 1000 s-1 avec une décroissance de 70 % du pic de shear stress près du versant aortique du feuillet en regard du sinus non coronaire. En cas de VIV, le pic de vitesse et les vortex sont réduits à près de 0,4 m/s et 550 s-1 , alors que le pic de shear stress s’accroissait de 38 % le long du versant aortique du feuillet en regard du sinus coronaire comparativement au feuillet en regard du feuillet VIV non coronaire.
Conclusion
La réduction des flux en regard du feuillet non coronaire des BP pourrait constituer un facteur favorisant de stase sanguine, et donc de complication thromboembolique. De surcroît, la mise en place d’une prothèse en VIV induisant une réduction supplémentaire des vitesses des flux et une augmentation des contraintes de cisaillement pourrait induire un risque de complication thromboembolique accru ainsi qu’une dégénérescence valvulaire accélérée.
Sinus flow stasis occurs in valve-in-valve transcatheter aortic valve implantation
Objectives
Valve in valve (VIV) procedures using transcatheter aortic valves (TAV) are increasingly performed in heart valve surgeries as they provide a less invasive option than conventional surgeries. This study seeks to provide a detailed description of the sinus hemodynamics in the case of the VIV implantation by deploying a TAV within a porcine bioprosthetic valve (PBV). Knowledge of the aortic sinus blood flow dynamics in the coronary and non-coronary aortic sinus can provide insight into some causes of complications that happen in patients after implantation.
Methods
A Medtronic Hancock II T505 valve was used as the PBV and a corresponding Medtronic CoreValve was used as the TAV in a way to match the annular size of the PBV. 2D High resolution Particle Image Velocimetry (PIV) was employed to visualize and quantitatively compare the sinus flow patterns, velocity, and shear stress fields from these two valves within both the coronary and the non-coronary sinuses in vitro. Leaflet kinematics were tracked for these different valve cases noting that the TAV leaflets extend superior (downstream) of the open PBV leaflets.
Results
This study shows that the velocity and the vorticity within the PBV sinuses reached peak values of 0.7 m/s and 1000 s-1 with a 70% decrease in peak fluid shear stress near the aortic side of the leaflet in the non-coronary sinus. With the introduction of VIV, peak velocity and vorticity were reduced to around 0.4 m/s and 550 s-1, while peak shear stress was 38% higher along the aortic side of the coronary compared to the non-coronary VIV leaflet.
Conclusion
Decreased flow near the base of the leaflet in the BPV non-coronary sinus may be a first step in assessing the risk of thrombosis and sub-clinical thrombosis in bioprosthetic aortic valves . Further, the lowered velocities and shear stress magnitudes in the presence of the TAV may indicate a higher risk of stroke and leaflet mobility issue.
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