Συγκριτική αξιολόγηση και τοπογραφική διαφοροποίηση της αντοχής στην αποκόλληση του ανευρυσματικού τοιχώματος της ανιούσας αορτής σε ασθενείς με δίπτυχη και τρίπτυχη αορτική βαλβίδα

Abstract

Introduction: In light of the longstanding assumption that ascending thoracic aortic aneurysms (ATAAs) associated with bicuspid aortic valves (BAV) exhibit greater biomechanical vulnerability than those associated with tricuspid aortic valves (TAV), we characterized and compared the delamination resistance of BAV- and TAV-ATAAs. Methods: Whole ATAAs were intraoperatively harvested from patients undergoing elective repair. Specimens were sectioned into circumferential and longitudinal strips from all quadrants. Delamination testing, simulating clinical aortic dissection, was performed within the outer media, followed by tensile testing of the resulting strips. Histological analysis assessed the surface roughness of the inner and outer layers along the delamination plane. Results: A total of 405 specimens from 25 BAV- and 399 from 25 TAV-ATAA patients underwent biomechanical analysis. When comparing the entire cohort plus subgroups matched for age, sex, ATAA diameter, and tissue sampling location, BAV-ATAAs exhibited significantly greater delamination strength across all quadrants than TAV-ATAAs, indicating stronger interlaminar adhesive forces. Histological analysis revealed a rougher peeling surface in BAV-ATAAs, although in only a limited number of quadrants. The left lateral quadrant showed increased resistance, particularly in TAV-ATAAs, suggesting an intrinsic regional feature possibly related to aortic curvature and contributing to the typical localization of dissection. Among BAV subtypes, Sievers type 1 right-left exhibited lower delamination strength than type 1 right-non coronary, but higher than type 0. Conclusions: BAV-ATAAs demonstrated greater resistance to dissection propagation than TAV-ATAAs in ex vivo testing. These findings challenge the assumption of intrinsic structural fragility in BAV aortopathy and are consistent with emerging clinical observations. Aortic dissection often initiates a few centimeters distal to the coronary ostia in the right lateral wall, with an intimal-medial tear that tends to be transversely directed and to occupy half of the aortic circumference, sometimes less, but seldom the entire circumference. To elucidate these clinical observations, tear tests were presently used to determine the layer-specific resistance to tear propagation in ascending thoracic aortic aneurysms, assessing variations over the four circumferential quadrants and two directions. Strips of aneurysmal tissue, excised during prophylactic repair from sixteen patients, were cut with standardized dimensions, anatomically separated into layers (seven hundred and twelve), and an incision was made along one-third of their length. They underwent tear testing via uniaxial loading and then unloading before crack propagation had proceeded along their complete length. The average tear tension and tear energy per reference area generated were many-fold greater in adventitial compared to intimal and medial strips, explaining why the tear is restricted to the inner wall. They were also significantly greater in intimal compared to medial strips, suggesting that the tear will propagate to the less-resistant media even if initiated in the intima. In most longitudinally-cut medial and intimal strips, the propagating cracks deviated toward the circumferential direction and tore out through the side, justifying the circumferential course of the tear. Both fracture parameters were significantly higher in the right compared to the left lateral quadrant in adventitial strips and the anterior quadrant in medial strips, potentially affecting the circumferential extent of the tear.

Εισαγωγή: Υπό το πρίσμα της μακροχρόνιας υπόθεσης ότι τα ανευρύσματα της ανιούσας θωρακικής αορτής (Ascending Thoracic Aortic Aneurysms-ATAAs) ασθενών που σχετίζονται με δίπτυχη αορτική βαλβίδα (Bicuspid Aortic Valve-BAV) επιδεικνύουν μεγαλύτερη εμβιομηχανική ευπάθεια από εκείνα που σχετίζονται με τρίπτυχη αορτική βαλβίδα (Tricuspid Aortic Valve-TAV), χαρακτηρίσαμε και συγκρίναμε την αντίσταση στην αποφλοίωση των BAV- και των TAV-ATAAs. Μέθοδοι: Ολόκληρα χειρουργικά παρασκευάσματα ανευρυσματικής ανιούσας αορτής ελήφθησαν διεγχειρητικά από ασθενείς που υποβλήθηκαν σε προγραμματισμένη επέμβαση αντικατάστασης ανευρύσματος ανιούσας αορτής. Τα παρασκευάσματα χωρίστηκαν σε εγκάρσιες και επιμήκεις λωρίδες που απομονώθηκαν από όλα τα τεταρτημόρια τους. Πειράματα αποφλοίωσης, με εξομοίωση του κλινικού αορτικού διαχωρισμού, διενεργήθηκαν στο εξωτερικό τμήμα του μέσου χιτώνα, ακολουθούμενα από πειράματα μονοαξονικού εφελκυσμού στις εναπομείνασες λωρίδες. Η ιστολογική ανάλυση εξέτασε την τραχύτητα της επιφάνειας των εσωτερικών και εξωτερικών λωρίδων κατά μήκος του πλάνου αποφλοίωσης τους. Αποτελέσματα: Συνολικά 405 δείγματα από 25 BAV- και 399 από 25 TAV-ATAA ασθενείς υποβλήθηκαν σε εμβιομηχανική ανάλυση. Κατά τη σύγκριση όλου του πληθυσμού της μελέτης και των υποομάδων των ασθενών αντιστοιχισμένων ως προς ηλικία, φύλο, διάμετρο ATAA, και εντόπιση του δείγματος στο αορτικό παρασκεύασμα, οι ασθενείς με BAV-ATAAs εμφάνιζαν σημαντικά υψηλότερη τάσης αποφλοίωσης, υποδηλώνοντας ισχυρότερες συμφυτικές δυνάμεις μεταξύ των ελαστικών πετάλων. Η ιστολογική ανάλυση ανέδειξε τραχύτερη επιφάνεια αποφλοίωσης στα BAV-ATAAs, αν και μόνο σε ορισμένο αριθμό τεταρτημορίων. Το αριστερό πλάγιο τεταρτημόριο εμφάνιζε αυξημένη αντίσταση, ιδιαίτερα στα TAV-ATAAs, υποδηλώνοντας ένα εγγενές τοπικό χαρακτηριστικό που πιθανόν σχετίζεται με την καμπυλότητα της ανιούσας αορτής και συνεισφέρει στην τυπική εντόπιση του αορτικού διαχωρισμού. Μεταξύ των BAV-ATAAs, εκείνα με BAV μορφότυπο 1 κατά Sievers και ραφή μεταξύ της δεξιάς και της αριστερής στεφανιαίας πτυχής εκδήλωναν μικρότερη τάση αποφλοίωσης από τους ασθενείς με μορφότυπο 1 και ραφή μεταξύ της δεξιάς στεφανιαίας και της μη στεφανιαίας πτυχής της δίπτυχης αορτικής βαλβίδας, αλλά υψηλότερη από τους ασθενείς με μορφότυπο 0. Συμπεράσματα: Τα BAV-ΑΤΑΑs αποδείχτηκε να έχουν μεγαλύτερη αντίσταση στη διάδοση του διαχωρισμού από τα TAV-ATAAs στα ex vivo πειράματα. Αυτά τα ευρήματα αμφισβητούν την υπόθεση της εγγενούς δομικής ευθραυστότητας στη δίπτυχη αορτοπάθεια και είναι σύμφωνα με τις αναδυόμενες κλινικές παρατηρήσεις. Ο αορτικός διαχωρισμός συχνά ξεκινά λίγα εκατοστά εγγύτερα των στομίων των στεφανιαίων αρτηριών στο δεξιό πλάγιο τοίχωμα, με ρήξη στον έσω-μέσο χιτώνα που τείνει να κατευθύνεται εγκάρσια και να καταλαμβάνει το μισό της περιφέρειας της αορτής, μερικές φορές λιγότερο, αλλά σπάνια ολόκληρη την περιφέρεια της. Για να διαλευκανθούν αυτές οι κλινικές παρατηρήσεις, διενεργήθηκαν πειράματα απόσχισης για τον προσδιορισμό της αντίστασης των χιτώνων του αορτικού τοιχώματος στη διάδοση της ρήξης σε παρασκευάσματα ανευρυσμάτων ανιούσας θωρακικής αορτής, αξιολογώντας παραλλαγές μεταξύ των τεταρτημορίων της αορτής σε δύο κατευθύνσεις. Επτακόσιες δώδεκα λωρίδες ανευρυσματικού ιστού, που αφαιρέθηκε κατά τη διάρκεια προφυλακτικής επέμβασης αντικατάστασης ανευρύσματος ανιούσας θωρακικής αορτής σε δεκαέξι ασθενείς, κόπηκαν με καθορισμένες διαστάσεις, χωρίστηκαν ανατομικά στους τρεις αορτικούς χιτώνες, και πραγματοποιήθηκε μία τομή κατά το ένα τρίτο του μήκους τους. Οι λωρίδες υποβλήθηκαν σε πειράματα απόσχισης μέσω μονοαξονικής φόρτισης και στη συνέχεια αποφόρτισης πριν τη διάδοση της ρήξης σε όλο το μήκος τους. Η μέση τάση απόσχισης και η ενέργεια απόσχισης που παρήχθησαν ανά περιοχή αναφοράς ήταν πολλαπλάσιες στις λωρίδες του έξω τοιχώματος συγκριτικά με τις αντίστοιχες τιμές των λωρίδων του μέσου και έσω τοιχώματος, εξηγώντας γιατί η αρχική ρήξη περιορίζεται στο εσωτερικό αορτικό τοίχωμα. Ήταν επίσης σημαντικά μεγαλύτερες στις λωρίδες του έσω χιτώνα συγκριτικά με τις λωρίδες του μέσου χιτώνα, υποδηλώνοντας ότι η ρήξη θα διαδοθεί στον ασθενέστερο μέσο χιτώνα ακόμα και αν ξεκινήσει από τον έσω. Στις περισσότερες επιμήκως κομμένες λωρίδες του έσω και μέσου χιτώνα, η διάδοση της ρήξης παρέκκλινε προς την εγκάρσια κατεύθυνση με σχίσιμο των λωρίδων από το πλάι, επιβεβαιώνοντας την εγκάρσια πορεία της ρήξης στον αορτικό διαχωρισμό. Και οι δύο παράμετροι απόσχισης ήταν σημαντικά υψηλότερες στο δεξιό σε σύγκριση με το αριστερό πλάγιο τεταρτημόριο στις λωρίδες του έξω χιτώνα και στο πρόσθιο τεταρτημόριο στις λωρίδες του μέσου χιτώνα, επηρεάζοντας δυνητικά την εγκάρσια διάδοση της ρήξης.