Extracellular Matrix Bio-scaffold Used For Total Pulmonary Valve Reconstruction In Patients After Repair Of Tetralogy Of Fallot

Tetralogy of fallot (ToF) is a congenital heart disease (CHD) that consists of four anatomical characteristics: an interventricular communication, also known as ventricular septal defect, obstruction of the subpulmonary infundibulum i.e. right ventricular outflow tract obstruction (RVOTO), overriding of the aorta over the margins of the interventricular septal defect, and right ventricular wall hypertrophy. It was first reported in 1673 by Stensen, thoroughly described in 1888 by Fallot, and in 1945 it was the first congenital cardiac anomaly to be surgically palliated by Blalock and Taussing with an extracardiac pulmonary-systemic shunt. Only later in 1954, with the advance of extracorporeal circulation, when Lillehei and colleagues successfully complete the first repair of ToF. Since then, the era of infant cardiac surgery began with the progress of the intracardiac surgery alongside with the rise of more precise imaging modalities and the follow up results of patients 20 years after the initial repair showed a survival rate of nearly 98%. The surgical repair of ToF consists of: patch plasty of the ventricular septal defect, resection of the muscular extension from the right ventricular infundibulum and the incision of the pulmonary trunk, pulmonary valve and the right ventricle and their enlargement with a pericardial patch. With the constant progress of surgical techniques and therefore the increase in survival rate, the upcoming post-operative complications were inevitable. One such clinically important complication is the pulmonary valve insufficiency, which characterized by the back flow of blood through the the failing valve causing pathological modifications of the right ventricle together with hemodynamic changes. In those cases, the failing valve must be replaced i.e. pulmonary valve replacement (PVR). Many different types of valves, distinguished by their nature, were manufactured for that purpose throughout history, however none of these have a 100% durability and in some point in the future, PVR must be redo. We sought to report our novel experience with a new technology, namely decellularized extracellular matrix from a porcine small intestinal submucosa (CorMatrix), when handsewn and implanted in the pulmonary valve position in patients after the initial repair of ToF. We chose to explore this material owing to its potential to induce a native tissue formation while minimizing the immune response to the scaffold, as seen in animal models. We hypothesis that a careful manipulation of this tissue and a uniform technique of sewing and implantation, in specific group of patients, may augment the valve’s durability and thus the freedom from PVR redo.

La Tetralogia di Fallot è una patologia congenita cardiaca caratterizzata da quattro anomalie anatomiche: una comunicazione interventricolare, anche nota come difetto del setto ventricolare, ostruzione dell’infundibolo sottopolmonare, cioè ostruzione del tratto di efflusso ventricolare destro, aorta “a cavaliere” sopra il difetto inteventricolare (origine biventricolare dell’aorta) e ipertrofia della parete del ventricolo destro. È stata segnalata per la prima volta nel 1673 da Stensen, descritta esaustivamente da Fallot nel 1888 e nel 1945 è stata la prima anomalia congenita cardiaca ad essere tratatta chirurgicamente da Blalock e Taussing con uno shunt polmonare-sistemico extracardiaco. Solo più tardi, nel 1954, con l’avanzamento della circolazione extracorporea, Lillehei e i suoi colleghi riuscirono a portare a termine con successo la prima riparazione della tetralogia di Fallot. Da allora iniziò l’era della chirurgia cardiaca neonatale ,con i progressi della chirurgia intracardiaca, di pari passo con l’insorgenza di nuove modalità di imaging più precise e i risultati di follow up dei pazienti 20 anni dopo l’iniziale riparazione mostrarono un tasso di sopravvivenza che raggiungeva quasi il 98%. La riparazione chirurgica della Tetralogia di Fallot consiste in: plastica con un patch del difetto del setto interventricolare, resezione dei fasci muscolari in eccesso dalla parte infundibolare del ventricolo destro e incisione del tronco polmonare, della valvola polmonare, del ventricolo destro e loro allargamento con un patch di pericardio. Con il progresso costante delle tecniche chirurgiche e di conseguenza anche del tasso di sopravvivenza, divenne inevitabile l’emergenza delle complicazioni post-op. Una di queste complicazioni, clinicamente importante, è l’insufficienza della valvola polmonare, che è caratterizzata dal reflusso di sangue attraverso la valvola incontinente e che causa modificazioni patologiche del ventricolo destro, oltre a variazioni emodinamiche. In questi casi la valvola insufficiente deve essere sostituita con una sostituzione valvolare polmonare. Nel corso della storia sono stati creati diversi tipi di valvole a scopo sostitutivo, ognuno di natura differente. Tuttavia nessuno di questi ha i requisiti necessari per il 100% di durata e quindi ad un certo momento la sostituzione valvolare va rifatta. Noi abbiamo cercato di riportare la nostra nuova esperienza con una nuova tecnologia, chiamata CorMatrix (matrice extracellulare decellularizzata dalla submucosa del piccolo intestino porcina): quando viene cucita a mano e impiantata in posizione della valvola polmonare in pazienti dopo l’iniziale riparazione della Tetralogia di Fallot. Abbiamo deciso di esaminare questo tessuto in considerazione della sua capacità di indurre formazione del tessuto nativo e, allo stesso tempo, di rendere minima la risposta immunitaria al graft (all’impianto), come si è visto nei modelli animali. Ipotizziamo che un’attenta manipolazione di questo tessuto e una tecnica uniforme di cucitura e impianto, in specifici gruppi di pazienti, potrebbero aumentare la durata della valvola e quindi la libertà dal dover sottoporsi ad un reintervento di sostituzione valvolare.