Εκτίμηση των μορφομετρικών και εμβιομηχανικών παραμέτρων καθώς και των μηχανικών ιδιοτήτων του τοιχώματος για την εκτίμηση του κινδύνου ταχείας αύξησης ή ρήξης των μικρών ανευρυσμάτων της κοιλιακής αορτής

Abstract

The aim of the current analysis is to examine the value of orthogonal in contrast to axial diameter measurements and those of volumetric variables during abdominal aortic aneurysms (AAAs) examination. More importantly to investigate the role of biomechanic and geometric parameters to AAAs rupture risk and hopefully develop a model which could accurately estimate the risk of AAA rupture on an individualized, patient specific level, beyond the “one-size fits all” maximum diameter criterion.Although the mean difference between maximum diameter measurements on an axial or orthogonal plane is low, there is a wide range among cases, mainly observed in asymmetrical AAAs. We introduce “ShapeIndex” which is defined as the quotient of minor/major axis at the cross section presenting the maximum diameter. This may identify those cases which are more likely to be misestimated. CT measurements performed to establish AAA growth rates should consistently use either the axial or orthogonal technique to avoid possible inaccuracies.Growth rate of aneurysms regarding 3Dimensional indices of AAA and ILT volumes is significantly associated with the need for surgical intervention while the same does not hold for growth rates determined by 2Dimensional indices of maximum diameter and ILT thickness. Aneurysm volume is more sensitive in detecting aneurysm expansion than the traditional maximum diameter criterion.Analyzing a rare case presenting extremely rapid growth we postulate that aneurysm surface area under high stress and redistribution of stress against the posterior wall due to changes in geometric configuration and thrombus deposition over time may indicate a high risk profile.With the use of ECG-gated CT scan we found that throughout the cardiac cycle, aneurysmal wall deforms significantly less than non-aneurysmal wall and aneurysmal lumen, due to altered elastic properties and reduced loading. In large AAAs with larger amounts of ILT, the lumen deformation is comparable or even exceeds that of NAA and subsequently so does the distensibility of the Wall-ILT composite, an observation suggesting a thrombus cushioning effect.Regarding pattern of thrombus deposition inside the aneurysm sac our results indicate that posterior thrombus deposition is associated with significantly lower growth rate and lower posterior maximum wall stress compared to that of aneurysms with anterior thrombus deposition and could potentially indicate a lower rupture risk.Through a multi-factorial approach to aneurysms rupture risk, susceptibility to rapid enlargement and therefore a higher rupture risk can be predicted using a statistical model that takes into account thrombus eccentric deposition and relative volume along with neck-AAA angulation with an accuracy of 85%.

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσει τις διαφοροποιήσεις μεταξύ αξονικών και ορθογωνικών μετρήσεων στον προσδιορισμό της μέγιστης διαμέτρου των ανευρυσμάτων της κοιλιακής αορτής (ΑΚΑ) και τη σημασία των ογκομετρικών παραμέτρων στην καταγραφή της μεταβολής των διαστάσεων στο χρόνο. Επιπλέον να διερευνήσει τον ρόλο γεωμετρικών και εμβιομηχανικών παραμέτρων στον κίνδυνο ρήξης και ενδεχόμενα να αναπτύξει ένα μοντέλο που θα εκτιμάει με ακρίβεια τον κίνδυνο ρήξης ή ταχείας αύξησης εξατομικευμένα πέρα από το καθολικό κριτήριο της μέγιστης διαμέτρου.Όσον αφορά τον προσδιορισμό της μέγιστης διαμέτρου βλέπουμε ότι η αξονικές μετρήσεις υπερεκτιμούν τη διάμετρο και μπορεί να οδηγήσουν σε θεραπευτικές αστοχίες σε περίπου 1/5 ασθενείς. Η ασυμμετρία του ανευρύσματος όπως αυτή προσδιορίζεται από τον ShapeIndex που εισάγουμε και ο οποίος ορίζεται ως το πηλίκο ελάσσονος/μείζονος άξονα της τομής με την μέγιστη διάμετρο, μπορεί να προβλέψει τις περιπτώσεις εκείνες στις οποίες σημαντικές διαφορές θα πρέπει να αναμένονται.Σχετικά με τις ογκομετρικές παραμέτρους, τα ΑΚΑ που ήταν στην ομάδα ταχείας ογκομετρικής αύξησης παρουσίαζαν 10-πλάσιο κίνδυνο να απαιτήσουν χειρουργική αντιμετώπιση σε σχέση με αυτά στην ομάδα βραδείας αύξησης. Ο αντίστοιχος κίνδυνος μεταξύ ταχέως και βραδέως αυξανόμενων ΑΚΑ με βάση την μέγιστη διάμετρο ήταν μόλις 3. Τέλος ο όγκος ήταν περισσότερο ευαίσθητος στην ανίχνευση της αύξησης του μεγέθους στο χρόνο αφού σε 18% των περιπτώσεων όπου παρατηρήθηκε σημαντική ογκομετρική αύξηση, η διάμετρος του ανευρύσματος ήταν σταθερή.Μελετώντας μια περίπτωση ανευρύσματος με εξαιρετικά ταχεία αύξηση καταγράψαμε μια σημαντική ανακατανομή των τάσεων εις βάρος του οπίσθιου τοιχώματος με συγκέντρωση περιοχών υψηλών τοιχωματικών τάσεων στην τελική κατάσταση. Εφόσον το οπίσθιο τοίχωμα είναι η συνηθέστερη θέση της ρήξης τέτοιες παρατηρήσεις πιθανά είναι χρήσιμες στον καθορισμό της φυσικής ιστορίας των ΑΚΑ και τον προσδιορισμό παραγόντων κινδύνου που προβλέπουν αυξημένο κίνδυνο ρήξης.Στη συνέχεια με τη χρήση ΗΚΓ-καθοδηγούμενη CT αγγειογραφία μελετήσαμε τις μηχανικές ιδιότητες του ανευρύσματος και συμπεραίνουμε ότι ανευρυσματικό τοίχωμα παρουσιάζεται περισσότερο ανένδοτο από την φυσιολογική αορτή ενώ ο αυλός παραμορφώνεται σημαντικά στη διάρκεια του καρδιακού κύκλου κάτι που πιθανά υποδεικνύει έναν αποσβεστικό ρόλο του θρόμβου που απορροφά μέρος της συστηματικής πίεσης προστατεύοντας το τοίχωμα.Όσον αφορά την επίδραση της κατανομής του θρόμβου στον κίνδυνο ταχείας αύξησης, φαίνεται ότι η οπίσθια εναπόθεση ενδεχόμενα δρα προστατευτικά μειώνοντας τις τάσεις που ασκούνται στο οπίσθιο τοίχωμα του ανευρύσματος (η συχνότερη θέση της ρήξης) και σχετίζεται με βραδύτερη αύξηση των διαστάσεων του με την πάροδο του χρόνου.Τέλος με τη συνεκτίμηση γεωμετρικών, βιοχημικών και γεωμετρικών παραμέτρων ένα decision tree αναπτύχθηκε που ταξινομεί τα ανευρύσματα σε ομάδες ταχείας και βραδείας αύξησης. Η σημαντικότερη παράμετρος από όλες ήταν κατανομή του θρόμβου εντός του ανευρυσματικού σάκου. Στον αλγόριθμο ακόμα περιλαμβάνονταν ο σχετικός όγκος του θρόμβου και η γωνίωση του αυχένα του ανευρύσματος. 29/34 περιπτώσεις προβλέπονταν με ακρίβεια με βάση το παραπάνω μοντέλο (ακρίβεια 85%).