Η συμβολή της υπολογιστικής μελέτης της Αξονικής αγγειογραφίας στην κατανόηση της συμπεριφοράς του συνδυασμού διχαλωτού ενός - τεμαχίου (unibody) αορτικού ενδομοσχεύματος ePTFE με αορτική προέκταση από Dacron

Abstract

Background : The bifurcated AFX (Endologix, Inc, Irvine, CA, USA) aortic Stent – Graft is the sole unibody endograft for the management of Abdominal Aortic Aneurysms (AAA). In order to improve the AFX central sealing and clinical efficacy in challenging cases, a replacement of the central chromium – cobaltium AFX extension with a Nitinol – based proximal aortic cuff has been suggested. Yet, comparative data regarding the hemodynamic performance of this design is missing. Aim of this study was to compare the hemodynamic variability between the hybrid AFX – Endurant design, the classic AFX and Endurant endografts, in angulated and non – angulated cases based on patient-specific Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations.Methods : 3D endograft models of 11 treated AAA cases were reconstructed from Computed Tomography Angiography (CTA) imaging data: 5 cases of AFX (cases A – E), 3 cases of the combination AFX – Endurant (cases F – H) and 3 cases of the classic Endurant design (cases I – K). The Displacement Forces (DF), the Time Averaged Wall Shear Stress (TAWSS), the Relative Residence Time (RRT), the Oscillatory Shear Index (OSI) and Helicity (h) on the main – body, the iliac limbs, and the entire stent – graft was calculated by processing the velocity and pressure fields generated by pulsatile CFD simulations.Results : The range of total DF (acting on the whole endograft structure) in the AFX, hybrid AFX – Endurant and Endurant group was 2.5–5.2N, 2.0–5.9N and 1.9–2.9N respectively, with the maximum total DF being lower for Endurant. The DF on the main-body of the classic and hybrid AFX cases were higher than the right and left iliac limbs (2.5–4.9N vs. 0.6–5.3N and 0.7–3.6N respectively). Conversely, the DF on the main-body of the Endurant cases was comparable to the force exerted on the right and left limbs. When separating the cases with respect to their neck angulation, the DF on all endograft parts (main–body, limbs) and on the endograft as a whole were lower for the hybrid AFX – Endurant group compared to the classic AFX and Endurant groups, for cases with almost straight neck. The lowest value of TAWSS in the main – body ranged from 0.01Pa (case Α) to 0.2Pa (case J). Accordingly, the lowest TAWSS value for the right limb ranged from 0.05Pa (case Α) to 7.96Pa (case Ε). The highest value for the right limb ranged from 16.6Pa (case C) to 83.9Pa (case B). With regard to the left limb the lowest values ranged from 0.13Pa (case G) to 2.27Pa (case Ε). Accordingly, the highest values for the left limb ranged from 7.92Pa (case D) to 59.9Pa (case Ε). High TAWSS values were detected only in a narrow zone in the caudal segment of the main – body, while the proximal segment showed very low values. The range of RRT values (on the whole endograft structure) in the classic AFX, hybrid AFX – Endurant and Endurant groups was 4.3% – 35.6%, 4.32% – 10.7% and 5.4% – 10.1% respectively. High values of OSI (>0.4) were documented in the proximal segment (neck – proximal cuff) of cases D, E, F, G, H, as well as in C. The – main body presented the highest OSI compared to the other endograft parts. The high OSI values were detected exclusively on the posterior surface of the main – body in 3/11 cases, on the anterior surface of 2/11 cases while on both surfaces in 5/11 cases. The highest and lowest values of helicity (h2) for the entire endograft model were documented in cases K and Ε respectively, while for the main-body, specifically, in cases K and A, respectively.Conclusion : The off – label hybrid AFX – Endurant conbination seem to present theoretically better hemodynamic properties in aneurysms with small infrarenal angulation, where the use of the classic AFX is sufficeint in cliical practice. However, the widened application, of endovascular therapies in challenging and marginal aneurysm anatomies introduces a highly demanding field of reinterventions on the complications of these interventions with off – label hybid solutions combining endografts of different structure, geometry, mecahnical properties and hemodynamic characteristics.

Υπόβαθρο : Το διχαλωτό ενδομόσχευμα AFX (Endologix, Inc, Irvine, CA, USA) είναι το μοναδικό με δομή ενός τεμαχίου για την αντιμετώπιση των Ανευρυσμάτων Κοιλιακής Αορτής (ΑΚΑ). Με σκοπό τη βελτίωση της κεντρικής σφράγισης του AFX και της κλινικής αποτελεσματικότητάς του σε απαιτητικές ανατομίες, έχει προταθεί η αντικατάσταση της κεντρικής προέκτασης χρωμίου – κοβαλτίου του AFX από μια κεντρική αορτική προέκταση από νικέλιο – τιτάνιο του ενδομοσχεύματος Endurant. Παρόλα αυτά, συγκριτικά δεδομένα αναφορικά με την αιμοδυναμικές χαρακτηριστικά αυτού του συνδυασμού δεν υπάρχουν. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να συγκρίνει τις αιμοδυναμικές μεταβολές ανάμεσα στον υβριδικό συνδυασμό AFX – Endurant, το κλασσικό AFX και μοντέλα Endurant, σε ανατομίες με ή χωρίς γωνίωση υπονεφρικού αυχένα, βάσει υπολογιστικών προσομοιώσεων ρευστομηχανικής σε ορθώς ανασυνδυασμένα μοντέλα ενδομοσχευμάτων. Μέθοδος : Τρισδιάστατα (3D) μοντέλα ενδομοσχευμάτων από 11 περιτπώσεις ΑΚΑ που αντιμετωπίστηκαν ενδοαγγειακά, ανασυντέθηκαν από απεικονιστικά δεδομένα αξονικών τομογραφιών: 5 περιπτώσεις AFX (περιστατικά A – E), 3 περιπτώσεις του συνδυασμού AFX – Endurant (περιστατικά F – H) και 3 περιπτώσεις του κλασσικού Endurant (περιστατικά I – K). Οι μεταναστευτικές δυνάμεις (ΜΔ), η μέση τιμή της Τοιχωματικής Διατμητικής Τάσης, ΤΔΤ, (WSS), ο Σχετικός Χρόνος Παραμονής, ΣΧΠ, (RRT), ο Δείκτης Ταλαντευτικής Διάτμησης, ΔΤΔ (OSI)) και η Ελικότητα (h) στο κύριο σώμα, στα λαγόνια σκέλη και σε ολόκληρο το ενδομόσχευμα υπολογίστηκαν κατόπιν επεξεργασίας των πεδίων ταχύτητας και πίεσης όπως δημιουργήθηκαν από υπολογιστικές προσομοιώσεις ρευστομηχανικής.Αποτελέσματα : Το εύρος των συνολικών ΜΔ (που ασκούνταν σε ολόκληρη τη δομή του ενδομοσχεύματος) στις ομάδες με AFX, υβριδικό AFX – Endurant και Endurant ήταν 2.5–5.2N, 2.0–5.9N και 1.9–2.9N αντίστοιχα, με τις μέγιστες τιμές να είναι χαμηλότερες για την ομάδα του Endurant. Οι ΜΔ στο κυρίως σώμα των κλασσικών και υβριδικών περιπτώσεων AFX ήταν υψηλότερες απ’ ότι στα δεξιά και αριστερά σκέλη (2.5–4.9N έναντι 0.6–5.3N και 0.7–3.6N αντίστοιχα). Αντιστρόφως, οι ΜΔ στο κυρίως σώμα των περιπτώσεων με Endurant ήταν συγκρίσιμες με τη δύναμη που ασκούνταν στα σκέλη (δεξιά και αριστερά). Όταν ταξινομήθηκαν τα περιστατικά ανάλογα με τη γωνίωση του αυχένα, οι ΜΔ σε όλα τα τμήματα των ενδομοσχευμάτων (κυρίως σώμα, σκέλη) στο συνολικά στο ενδομόσχευμα ήταν χαμηλότερες σε σχέση με την ομάδα του κλασσικού AFX και του Endurant, αναφορικά με περιστατικά με ευθύ αυχένα. Η χαμηλότερη τιμή της ΜΤΔΤΧ στο κυρίως σώμα κυμάνθηκε από 0.01Pa (περιστατικό Α) ως 0.2Pa (περιστατικό J). Αντίστοιχα, οι χαμηλότερες τιμές ΜΤΔΤΧ για το δεξί σκέλος κυμάνθηκαν από 0.05Pa (περιστατικό Α) έως 7.96Pa (περιστατικό Ε). Η υψηλότερη τιμή για το δεξί σκέλος κυμάνθηκε από 16.6Pa (περιστατικό C) ως 83.9Pa (περιστατικό B). Αναφορικά με το αριστερό σκέλος οι χαμηλότερες τιμές κυμαίνονταν από 0.13Pa (περιστατικό G) ως 2.27Pa (περιστατικό Ε). Οι υψηλότερες τιμές για το αριστερό σκέλος κυμαίνονταν από 7.92Pa (περιστατικό D) ως 59.9Pa (περιστατικό Ε). Υψηλές τιμές ΜΤΔΤΧ καταγράφηκαν μόνο σε μια περιορισμένη περιοχή στο ουραίο τμήμα του κύριου σώματος, ενώ στο κεντρικό τμήμα καταγράφηκαν μόνο χαμηλές τιμές. Το εύρος τιμών του ΣΧΠ (σε ολόκληρη τη δομή του ενδομοσχεύματος) στο κλασσικό AFX, την υβριδική διαμόρφωση hybrid AFX – Endurant και στο Endurant ήταν 4.3% – 35.6%, 4.32% – 10.7% και 5.4% – 10.1% αντίστοιχα. Υψηλές τιμές ΔΤΔ (>0.4) καταγράφηκαν στο εγγύς τμήμα (αυχένας – κεντρικό κολλάρο) των περιπτώσεων D,E,F,G,H, καθώς και στο C. Το κύριο σώμα παρουσίασε το υψηλότερο ΔΤΔ σε σχέση με τα άλλα τμήματα του ενδομοσχεύματος. Οι υψηλές τιμές ΔΤΔ εντοπίζονταν αποκλειστικά στην οπίσθια επιφάνεια του κύριου σώματος στα 3/11 περιστατικά, αμιγώς στη πρόσθια επιφάνεια σε 2/11 περιστατικά ενώ και τόσο στην πρόσθια όσο και στην οπίσθια σε 5/11 περιστατικά. Οι υψηλότερες και χαμηλότερες τιμές της ελικότητας (h2) για ολόκληρο το ενδομόσχευμα καταγράφηκαν στα περιστατικά K και Ε αντιστοίχως, ενώ ειδικά για το κύριο σώμα στις περιπτώσεις K και A, αντίστοιχα. Συμπέρασμα : Ο συνδυασμός AFX – Endurant παραμένει ένας συνδυασμός εκτός συστάσεων (Off – Label) που φαίνεται να υπερτερεί αιμοδυναμικά σε θεωρητικό επίπεδο και μικρές υπονεφρικές γωνίες, εκεί όπου η κλασσική διάταξη του AXF σημειώνει ικανοποιητικά αποτελέσματα στην κλινική πράξη. Παρόλα αυτά, η ολοένα και διευρυνόμενη εφαρμογή ενδαγγειακών θεραπειών σε δύσκολες και οριακές ανατομίες ανευρυσμάτων, δημιουργεί ένα εξαιρετικά απαιτητικό πεδίο διόρθωσης των απώτερων επιπλοκών αυτών των παρεμβάσεων, με εκτός συστάσεων υβριδικές λύσεις συνδυασμού τμημάτων διαφορετικών ενδομοσχευμάτων με διαφορετική κατασκευή, γεωμετρίες, μηχανικές ιδιότητες και αιμοδυναμικά χαρακτηριστικά.