Μελέτη του τοπικού αιμοδυναμικού παράγοντα στις αρτηριοφλεβικές αναστομώσεις

Abstract

Objective: The study of the complications noted after arteriovenous shunt (AVS) creation for the venous (intimal hyperplasia IH) and arterial (steal syndrome and remodeling) side.Methods: An AVS was created by implantation of an e PTFE graft between the right carotid artery and the ipsilateral jugular vein in 24 healthy Landrace pigs. The animals were randomly allocated into three groups, sacrificed at 15 days, one and three months postoperatively. In vivo recordings: a) of blood flow (perivascular flow probes and ultrasound), b) pressure (intravascular catheters) and c) diameter change (ultrasound emitting piezoelectric crystals), were obtained before, immediately after fistula creation and prior to the animal sacrifice. Furthermore, before euthanasia an angiography was executed in order to portray the venous anastomosis geometry and construct from it the computational model, whereas after the euthanasia the shunted ipsilateral and control contralateral tissues where prepared for the histomorphometric study.Conclusions: The venous side was studied with computational fluid dynamics in a pig, which was euthanized one month after AVS creation. The areas where IH was noted coincided with the regions of increased wall shear stresses (WSS) and WSS gradients. The suture line IH seems to be initiated by surgical injury, but its progress possibly is related to increased WSS gradients with or without the contribution of compliance mismatch. Thus, the optimization of grafts should focus on minimization of wall curvatures.The arterial side was studied with pulse wave Doppler and histomorphometric analysis in a group of pigs, which were euthanized two weeks after AVS creation. For the central arterial segment (AS) the flow increased, while the pulsatility decreased, the opposite was observed for the distal AS, with simultaneous retrograde flow (steal). The changes in hemodynamics resulted in wall tissue remodeling. Furthermore, it was apparent that when the diastolic flow before AVS is small, possibly because of high peripheral resistance, then the steal syndrome effect is also small, something that might prove important in predicting this complication.The color M-mode ultrasound data for the central AS in the aforementioned group of pigs, it was proved that as long as there is no steal phenomenon and extreme flow variation, it is possible to calculate via MATLAB with satisfactory accuracy the velocity, diameter and flow, whereas the WSS where underestimated.

Στόχος: Η μελέτη των επιπλοκών που εμφανίζονται στις ΑΦΕ τόσο στο φλεβικό (ινομυϊκή υπερπλασία ΙΥ) όσο και στο αρτηριακό (υποκλοπή και αναδιάταξη) σκέλος.Μεθοδολογία: Δημιουργήθηκε αρτηριοφλεβική επικοινωνία (ΑΦΕ) με τη χρήση μοσχευμάτων από e-PTFE μεταξύ της δεξιάς κοινής καρωτίδας και της ομόπλευρης της έσω σφαγίτιδας σε 24 υγιείς χοίρους Landrace. Τα ζώα χωρίσθηκαν τυχαία σε 3 ισάριθμες ομάδες και ευθανατώθηκαν 15 ημέρες, ένα και 3 μήνες μετά τη δημιουργία της ΑΦΕ. Πριν και μετά τη δημιουργία της ΑΦΕ έγιναν in vivo καταγραφές: α) της πίεσης (ενδοαγγειακοί καθετήρες), β) ροής (περιαγγειακά παροχόμετρα και υπέρηχος) και γ) της μεταβολής διαμέτρου (πιεζοκρύσταλλοι υπερήχου – εμβιομηχανική ανάλυση), ενώ οι μετρήσεις αυτές επαναλήφθηκαν και πριν την ευθανασία. Επίσης, πριν την ευθανασία έγινε αγγειογραφία για την ανάδειξη της γεωμετρίας της φλεβικής αναστόμωσης, ενώ μετά την ευθανασία, τόσο στα αναστομωμένα αγγεία όσο και στα αντίστοιχα ετερόπλευρα, στα οποία δεν είχε γίνει χειρουργική επέμβαση και θεωρήθηκαν φυσιολογικά, έγινε ιστομορφομετρική μελέτη. Συμπεράσματα: Το φλεβικό σκέλος εξετάστηκε, με υπολογιστική ρευστομηχανική, στην περίπτωση ενός χοίρου που ευθανατώθηκε ένα μήνα μετά την δημιουργία ΑΦΕ. Οι περιοχές εμφάνισης ΙΥ σχετίζονται με περιοχές αυξημένων διατμητικών τάσεων (ΔΤ) και κλίσεων των ΔΤ. Η ΙΥ στα σημεία ραφής μπορεί να αρχίζει λόγω τραυματισμού, αλλά η εξέλιξη της πιθανώς να οφείλεται στις αυξημένες κλίσεις των ΔΤ με ή χωρίς την συνεισφορά της διαφοράς ενδοτικότητας. Συνεπώς, η βελτιστοποίηση των μοσχευμάτων θα πρέπει να επιδιώξει την ελαχιστοποίηση των τοιχωματικών καμπυλώσεων.Στο αρτηριακό σκέλος εξετάστηκε με παλμικό υπέρηχο Doppler και ιστομορφομετρική ανάλυση σε ομάδα χοίρων, που ευθανατώθηκε δύο εβδομάδες μετά την δημιουργία ΑΦΕ. Στο κεντρικό αρτηριακό στέλεχος (ΑΣ) η ροή αυξάνει και η διακύμανση μειώνεται, ενώ στο περιφερικό ΑΣ το αντίθετο, με ταυτόχρονη εμφάνιση υποκλοπής. Οι αλλαγές στην αιμοδυναμική οδήγησαν και σε ιστολογικές μεταβολές (αναδιάταξη). Φαίνεται ότι όταν η διαστολική ροή πριν ΑΦΕ είναι μικρή, πιθανώς λόγω υψηλής περιφερικής αντίστασης, τότε μικρή θα είναι και η υποκλοπή, κάτι που ίσως βοηθήσει στην πρόβλεψη της.Από τις λήψεις έγχρωμου M-mode υπέρηχου στο κεντρικό ΑΣ στην προαναφερθείσα ομάδα χοίρων, παρατηρήθηκε ότι εφόσον δεν υπάρχει αντιστροφή της ροής και υπερβολική διακύμανση, μπορούμε να υπολογίσουμε, μέσω του αλγόριθμου MATLAB, με ικανοποιητική ακρίβεια την ταχύτητα, την διάμετρο και την παροχή, ενώ οι ΔΤ υποτιμούνται.