Механизм травмы сосуда при транскатетерном протезировании клапана аорты

Е.А. Овчаренко, К.Ю. Клышников, А.А. Шилов, Н.А. Кочергин, М.А. Резвова, Н.В. Беликов, В.И. Ганюков

Ключевые слова: транскатетерное протезирование; клапан аорты; система доставки биопротеза TAVR; метод конечных элементов.

2021, том 13, номер 3, стр. 6.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2021.13.3.01

Полный текст статьи

html pdf

1707

1545

Цель исследования — на основе численно-экспериментальной оценки определить потенциальный механизм возникновения сосудистых осложнений при транскатетерном протезировании клапана аорты вследствие взаимодействия «катетер–сосудистая стенка».

Материалы и методы. Проведена серия натурных стендовых испытаний и численного моделирования с использованием коммерческой трансфеморальной доставочной системы биопротеза клапана аорты CoreValve (Medtronic Inc., США). Натурные испытания осуществляли на фантоме сосудистой системы (полимерная силиконовая модель Transcatheter Aortic Valve; Trandomed 3D Inc., Китай) с воспроизведением всех этапов проведения системы доставки по сосудистому руслу: введение в общую бедренную артерию; движение по брюшной, грудной частям аорты, дуге аорты; доведение до места имплантации. В ходе исследования оценивали силу, возникающую при прохождении доставочной системы, с помощью датчиков универсальной испытательной машины Z50 (Zwick/Roell, Германия). Аналогично выполняли численное моделирование процедуры транскатетерного протезирования методом конечных элементов в среде Abaqus/CAE (Dassault Systèmes, Франция) с учетом пациент-специфической анатомии аорты реципиента.

Результаты. Установлено, что в процессе проведения системы доставки по сосудистому руслу возникают флуктуации силы, ассоциированные с изгибом катетера и его взаимодействием со стенкой аорты в области ее дуги. Так, на начальных прямых участках сила толкания составила 3,8–7,9 Н, по мере изгиба дистального участка катетера сила возросла до максимума (11,1 и 14,4 Н — с протезом и без такового). При численном моделировании наблюдали аналогичный рост с качественной визуализацией на эпюрах напряжения «пятен» контакта катетера и сосудистой стенки с ростом напряжения до 0,8 МПа.

Заключение. Численные и натурные испытания доказывают значимое влияние свойств катетерной части доставочной системы транскатетерной замены аортального клапана на взаимодействие со стенками аорты.

Ielasi A., Latib A., Tespili M., Donatelli F. Current results and remaining challenges of trans-catheter aortic valve replacement expansion in intermediate and low risk patients. Int J Cardiol Heart Vasc 2019; 23: 100375, https://doi.org/10.1016/j.ijcha.2019.100375.
Hellhammer K., Piayda K., Afzal S., Kleinebrecht L., Makosch M., Hennig I., Quast C., Jung C., Polzin A., Westenfeld R., Kelm M., Zeus T., Veulemans V. The latest evolution of the Medtronic CoreValve system in the era of transcatheter aortic valve replacement. JACC Cardiovasc Interv 2018; 11: 2314–2322, https://doi.org/10.1016/j.jcin.2018.07.023.
Ojeda S., Hidalgo F., Romero M., Mazuelos F., Suárez de Lezo J., Martín E., Lostalo A., Luque A., González R., Fernández A., López-Aguilera J., Segura J., Guerrero N., Pan M. Impact of the repositionable Evolut R CoreValve system on the need for a permanent pacemaker after transcatheter aortic valve implantation in patients with severe aortic stenosis. Catheter Cardiovasc Interv 2020; 95(4): 783–790, https://doi.org/10.1002/ccd.28327.
Chaudhry M.A., Sardar M.R. Vascular complications of transcatheter aortic valve replacement: a concise literature review. World J Cardiol 2017; 9(7): 574–582, https://doi.org/10.4330/wjc.v9.i7.574.
Dandeniyage L.S., Adhikari R., Bown M., Shanks R., Adhikari B., Easton C.D., Gengenbach T.R., Cookson D., Gunatillake P.A. Morphology and surface properties of high strength siloxane poly(urethane-urea)s developed for heart valve application. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2019; 107(1): 112–121, https://doi.org/10.1002/jbm.b.34101.
Ullery B.W., Jin R., Kirker E.B., Hayes G., Siwek L., Brevig J., Hodson R.W., Spinelli K.J. Trends in vascular complications and associated treatment strategies following transfemoral transcatheter aortic valve replacement. J Vasc Surg 2020; 72(4): 1313-1324.e5, https://doi.org/10.1016/j.jvs.2020.01.050.
Hayashida K., Lefèvre T., Chevalier B., Hovasse T., Romano M., Garot P., Mylotte D., Uribe J., Farge A., Donzeau-Gouge P., Bouvier E., Cormier B., Morice M.C. Transfemoral aortic valve implantation. JACC Cardiovasc Interv 2011; 4: 851–858, https://doi.org/10.1016/j.jcin.2011.03.019.
Heinisch P.P., Richter O., Schünke M., Bombien Quaden R. Transcatheter valve implantation: damage to the human aorta after valved stent delivery system exposure — an in vitro study. Interact Cardiovasc Thorac Surg 2012; 15(3): 352–356, https://doi.org/10.1093/icvts/ivs225.
Popma J.J., Deeb G.M., Yakubov S.J., Mumtaz M., Gada H., O’Hair D., Bajwa T., Heiser J.C., Merhi W., Kleiman N.S., Askew J., Sorajja P., Rovin J., Chetcuti S.J., Adams D.H., Teirstein P.S., Zorn G.L. 3rd, Forrest J.K., Tchétché D., Resar J., Walton A., Piazza N., Ramlawi B., Robinson N., Petrossian G., Gleason T.G., Oh J.K., Boulware M.J., Qiao H., Mugglin A.S., Reardon M.J.; Evolut Low Risk Trial Investigators. Transcatheter aortic-valve replacement with a self-expanding valve in low-risk patients. N Engl J Med 2019; 380: 1706–1715, https://doi.org/10.1056/nejmoa1816885.
Salaun E., Pibarot P., Rodés-Cabau J. Transcatheter aortic valve replacement: procedure and outcomes. Cardiol Clin 2020; 38(1): 115–128, https://doi.org/10.1016/j.ccl.2019.09.007.
Rotman O.M., Kovarovic B., Sadasivan C., Gruberg L., Lieber B.B., Bluestein D. Realistic vascular replicator for TAVR procedures. Cardiovasc Eng Technol 2018; 9(3): 339–350, https://doi.org/10.1007/s13239-018-0356-z.
Caldwell R.A., Woodell J.E., Ho S.P., Shalaby S.W., Boland T., Langan E.M., LaBerge M. In vitro evaluation of phosphonylated low-density polyethylene for vascular applications. J Biomed Mater Res 2002; 62(4): 514–524, https://doi.org/10.1002/jbm.10249.
Nagaoka S., Akashi R. Low-friction hydrophilic surface for medical devices. Biomaterials 1990; 11(6): 419–424, https://doi.org/10.1016/0142-9612(90)90098-b.
García-Herrera C.M., Atienza J.M., Rojo F.J., Claes E., Guinea G.V., Celentano D.J., García-Montero C., Burgos R.L. Mechanical behaviour and rupture of normal and pathological human ascending aortic wall. Med Biol Eng Comput 2012; 50: 559–566, https://doi.org/10.1007/s11517-012-0876-x.