Analisi morfometrica dell’arco aortico e caratterizzazione meccanica dei sistemi di cateteri per il supporto decisionale nel Carotid Artery Stenting

Carotid Artery Stenting (CAS) is an endovascular procedure widely used for the treatment of carotid stenosis, but its preoperative planning remains largely based on the experience of the operator. In particular, the choice of catheter system for the cannulation of supra-aortic trunks depends on the patient's anatomy. The objective of this work is to evaluate whether the choice of the catheter system and the difficulty of the cannulation phase can be described and anticipated by quantitative parameters, integrating the analysis of the aortic arch morphometry and the mechanical characterization of the catheter systems. This objective was pursued through two complementary guidelines: on the one hand, the extraction of quantitative morphometric parameters starting from preoperative angio-CT, with the intention of exceeding the limits of the traditional discrete classification of the aortic arch (Type I, II and III); on the other hand, the experimental characterization of the mechanical properties of catheter systems used in clinical practice, with particular reference to inflectional stiffness. A monocentric retrospective study was conducted on 34 patients undergoing CAS with transfemoral access at the Vascular Surgery Complex Operating Unit of the IRCCS Policlinico San Donato. Preoperative angio-CTs were analyzed using the 3mensio software, extracting patient-specific morphometric parameters: normalized depth of the aortic arch (Dnorm), take-off angle, tortuosity, vascular diameters and bovine anatomical variant. The comparison between visual clinical and morphometric classification showed a moderate concordance (55.9%, κ = 0.36), with a systematic tendency of visual evaluation to underestimate the anatomical complexity. Dnorm was the most informative parameter with respect to the procedural duration and the choice of catheter. The four most relevant parameters were combined in a composite anatomical score: the percentage of use of the Hockey Stick catheter increases from 18.8% for score < 2 to 37.5% for score 3. At the same time, the experimental characterization of flexural stiffness by three-point bending tests showed that the Mach 1 8F + MPA2 5F coaxial system has EI values between 543 and 611 N·mm², approximately 38% higher than the Launcher HSIII 8F (398–430 N·mm²), with distinct longitudinal profiles. The integration between anatomical score and experimental profiles of EI — the first quantitative data ever published for these devices — shows that the empirical preference for Launcher HSIII in complex anatomies is measurably consistent with its greater flexibility and with geometric parameters quantifiable by preoperative angio-CT, transforming an empirical choice into a process potentially supported by measurable and patient-specific data.

Il Carotid Artery Stenting (CAS) è una procedura endovascolare ampiamente utilizzata per il trattamento della stenosi carotidea, ma la sua pianificazione preoperatoria rimane in larga parte basata sull’esperienza dell’operatore. In particolare, la scelta del sistema di cateteri per l’incannulamento dei tronchi sovra-aortici dipende dall’anatomia del paziente. L’obiettivo del presente lavoro è valutare se la scelta del sistema di cateteri e la difficoltà della fase di incannulamento possano essere descritte e anticipate mediante parametri quantitativi, integrando l’analisi della morfometria dell’arco aortico e la caratterizzazione meccanica dei sistemi di cateteri. Tale obiettivo è stato perseguito attraverso due direttrici complementari: da un lato, l’estrazione di parametri morfometrici quantitativi a partire dall’angio-TC preoperatoria, con l’intento di superare i limiti della classificazione discreta tradizionale dell’arco aortico (Tipo I, II e III); dall’altro, la caratterizzazione sperimentale delle proprietà meccaniche dei sistemi di cateteri utilizzati nella pratica clinica, con particolare riferimento alla rigidezza flessionale. È stato condotto uno studio retrospettivo monocentrico su 34 pazienti sottoposti a CAS con accesso transfemorale presso l’Unità Operativa Complessa di Chirurgia Vascolare dell’IRCCS Policlinico San Donato. Le angio-TC preoperatorie sono state analizzate mediante il software 3mensio, estraendo parametri morfometrici patient-specific: profondità normalizzata dell’arco aortico (Dnorm), angolo di take-off, tortuosità, diametri vascolari e variante anatomica bovina. Il confronto tra classificazione clinica visiva e morfometrica ha evidenziato una concordanza moderata (55,9%, κ = 0,36), con tendenza sistematica della valutazione visiva a sottostimare la complessità anatomica. Dnorm è risultato il parametro più informativo rispetto alla durata procedurale e alla scelta del catetere. I quattro parametri più rilevanti sono stati combinati in uno score anatomico composito: la percentuale di utilizzo del catetere Hockey Stick aumenta dal 18,8% per score < 2 al 37,5% per score 3. Parallelamente, la caratterizzazione sperimentale della rigidezza flessionale mediante prove di flessione a tre punti ha mostrato che il sistema coassiale Mach 1 8F + MPA2 5F presenta valori di EI compresi tra 543 e 611 N·mm², superiori di circa il 38% rispetto al Launcher HSIII 8F (398–430 N·mm²), con profili longitudinali distinti. L’integrazione tra score anatomico e profili sperimentali di EI — primi dati quantitativi mai pubblicati per questi dispositivi — dimostra che la preferenza empirica per il Launcher HSIII in anatomie complesse è misurabilmente coerente con la sua maggiore flessibilità e con parametri geometrici quantificabili dall’angio-TC preoperatoria, trasformando una scelta empirica in un processo potenzialmente supportato da dati misurabili e patient-specific.