Valutazione della rigidità aortica indotta da TEVAR mediante duplicatore d'impulso

Arterial stiffness is a critical factor in cardiovascular health, strongly linked to conditions such as hypertension, heart failure and stroke. Among the most widely accepted methods for assessing aortic stiffness is the measurement of Pulse Wave Velocity (PWV), which quantifies the rate at which pressure waves propagate through the arterial system. Elevated PWV is directly associated with increased arterial stiffness, making it a key marker of cardiovascular risk. Given that the aorta is the body's largest arterial vessel, measuring aortic PWV provides a crucial assessment of overall arterial stiffness and, consequently, a comprehensive overview of the patient's cardiovascular condition. Thoracic Endovascular Aortic Repair (TEVAR) is a minimally invasive procedure designed to treat conditions such as thoracic aortic aneurysms and dissections. While TEVAR effectively addresses these pathologies, it also alters aortic hemodynamics, potentially impacting PWV and, therefore, arterial stiffness. The primary aim of this thesis is to quantify the effect of TEVAR on PWV. In pursuit of this goal, an ex vivo experimental study was conducted using porcine thoracic aortas connected to a Pulse Duplicator (PD) system located in the β-lab of the Department of Civil Engineering and Architecture at the University of Pavia. The PD replicates cardiac function, allowing precise simulation and measurement of PWV in a controlled environment. In addition to evaluating the impact of TEVAR, this study also investigates the influence of different aortic arch configurations on hemodynamics and arterial stiffness. Initial efforts of this work focused on refining the experimental setup and protocol to ensure the PD accurately replicates the cardiovascular system. This meticulous preparation was essential for obtaining reliable measurements and fulfulling the study's overarching goal: to gain a deeper understanding of how TEVAR influences aortic stiffness, as quantified by PWV. The study determined that the PWV value exhibits a significant increase of approximately 9% when transitioning from a type I to a type III aortic arch configuration (type I: 3,53 ± 0,40m/s; type III: 3,83 ± 0,40m/s). The findings on the impact of TEVAR are consistent with previous studies in the literature, confirming that stent implantation leads to aortic stiffening, as evidenced by a 7.3% increase in PWV for aortas with a type I arch configuration (pre TEVAR: 3,55 ± 0,39m/s; post TEVAR: 3,81 ± 0,44m/s) and a 4.7% increase for type III aortas (pre TEVAR: 3,86 ± 0,42m/s; post TEVAR: 4,03 ± 0,46m/s). These results underscore the necessity of carefully considering the hemodynamic impact of TEVAR and the anatomical configuration of the aortic arch in clinical practice. In particular, for patients with a type III aortic arch, special caution should be exercised when using TEVAR, as both factors negatively affect aortic stiffness.

La rigidità arteriosa è un fattore critico per la salute cardiovascolare, fortemente legato a condizioni come ipertensione, insufficienza cardiaca e ictus. Tra i metodi più ampiamente accettati per valutare la rigidità aortica vi è la misurazione della velocità dell'onda di polso (PWV), che quantifica la velocità con cui le onde di pressione si propagano attraverso il sistema arterioso. Una PWV elevata è direttamente associata a una maggiore rigidità arteriosa, rendendola un indicatore chiave del rischio cardiovascolare. Poiché l'aorta è il più grande vaso arterioso del corpo, la misurazione della PWV aortica fornisce una valutazione cruciale della rigidità arteriosa complessiva e, di conseguenza, una panoramica completa della condizione cardiovascolare del paziente. Il Trattamento Endovascolare dell'Aorta Toracica (TEVAR) è una procedura minimamente invasiva progettata per trattare condizioni come aneurismi e dissezioni dell'aorta toracica. Sebbene il TEVAR affronti efficacemente queste patologie, altera anche l'emodinamica aortica, potenzialmente influenzando la PWV e, quindi, la rigidità arteriosa. L'obiettivo principale di questa tesi è quantificare l'effetto del TEVAR sulla PWV. A tale scopo, è stato condotto uno studio sperimentale ex vivo utilizzando aorte toraciche di suino collegate a un sistema di Duplicatore di Impulso (PD) situato nel β-lab del Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura dell'Università di Pavia. Il PD replica la funzione cardiaca, consentendo una precisa simulazione e misurazione della PWV in un ambiente controllato. Oltre a valutare l'impatto del TEVAR, questo studio indaga anche l'influenza di diverse configurazioni dell'arco aortico sull'emodinamica e sulla rigidità arteriosa. Gli sforzi iniziali di questo lavoro si sono concentrati sul perfezionamento dell'allestimento sperimentale e del protocollo per garantire che il PD replichi accuratamente il sistema cardiovascolare. Questa meticolosa preparazione è stata essenziale per ottenere misurazioni affidabili e raggiungere l'obiettivo principale dello studio: acquisire una comprensione più profonda di come il TEVAR influenzi la rigidità aortica, quantificata attraverso la PWV. Lo studio ha appurato che il valore di PWV presenta un aumento significativo di circa il 9% dalla configurazione di arco aortico di tipo I a tipo III (tipo I: 3,53 ± 0,40m/s; tipo III: 3,83 ± 0,40m/s). I risultati ottenuti sull'impatto del TEVAR hanno confermato quanto si evince sugli studi pregressi in letteratura, ossia l'impianto di stent causa un irrigidimento dell'aorta, come evidenziato dall'aumento della PWV del 7.3% per aorte in configurazione di arco aortico di tipo I (pre TEVAR: 3,55 ± 0,39m/s; post TEVAR: 3,81 ± 0,44m/s) e del 4.7% per aorte di tipo III (pre TEVAR: 3,86 ± 0,42m/s; post TEVAR: 4,03 ± 0,46m/s). Questi risultati suggeriscono la necessità di considerare attentamente l'impatto emodinamico del TEVAR e della configurazione anatomica dell'arco aortico nella pratica clinica. In particolare, per i pazienti con un arco aortico di tipo III, emerge la necessità di prestare particolare cautela nell'utilizzo del TEVAR, dato che entrambe influenzano negativamente la rigidità aortica.