二叶主动脉瓣相关性主动脉病变:基于其不同于三叶瓣的主动脉壁力学特性,制定不同手术切点是否合理?

学术   健康   2024-11-06 17:31   上海  

*仅供医学专业人士参考


导读:与三叶主动脉瓣相比,BAV患者主动脉壁在解剖学等特征上存在很大不同。因此BAV相关主动脉病变被认为与急性主动脉综合征风险增加相关。本文比较了二叶与三叶主动脉瓣患者主动脉壁的体外力学特征,评估对BAV患者制定不同升主置换手术切点的合理性,一起来看看结果吧!



摘 要




背景:本研究对二叶主动脉瓣(Bicuspid Aortic Valve,BAV)和三叶主动脉瓣(Tricuspid Aortic Valve,TAV)患者主动脉壁的体外力学特性进行了比较研究,旨在探讨BAV组的解剖特点是否与主动脉壁脆弱性增加相关,从而评估对这类患者制定不同的升主动脉置换手术切点是否合理。
方法:对33例BAV患者和77例TAV患者在择期主动脉手术中获取的新鲜主动脉壁标本进行极限应力测试。在纵向和环向力作用下,评估破裂点的三个力学参数:峰值应变、峰值应力和最大弹性模量。研究评估了这三个力学参数与术前特征之间的关系,特别关注可能导致力学性能严重受损的潜在危险因素,并对BAV组与TAV组进行了累积性和对比性分析。

结果:两组人群不均质,根据最大主动脉扩张程度,BAV患者在更年轻时达到手术指征(58±15岁vs 64±13岁;P=0.0294)。相反,两组间最大主动脉扩张程度相似(52±4mm vs 54±7mm;P=0.2331),不同主动脉扩张表型的发生率也相似(升主动脉表型在BAV和TAV患者中分别占81%和66%;P=0.1134)。总体而言,主动脉壁的力学性能主要受受力方向的影响,在纵向应力下PS和EM均受损。年龄>66岁和最大扩张直径>52 mm被证实可预测总体人群中严重的峰值应变率降低。比较分析显示,无论位置、力的方向和主动脉扩张表型如何,BAV组的力学性能均呈现增强趋势。
结论:BAV相关性主动脉病变本身与主动脉壁力学性能受损无关。因此,对BAV相关性主动脉病变制定不同的手术切点似乎缺乏依据。然而,年龄>66岁和最大主动脉扩张直径>52 mm似乎显著影响两组中主动脉壁的力学性能。因此,这些发现提示在这些情况下需要更精确的监测和评估。

图1 从左至右:(a)升主动脉置换术中获取的扩张主动脉标本;(b)从前壁和/或后壁制备用于力学测试的标本;(c)置入MTS insight测试系统的标本;(d)力学测试总结


讨论

对于主动脉扩张患者,急性主动脉综合征的潜在预测是当代医学中争议最大的话题之一。事实上,几十年来,BAV相关性主动脉病变一直被认为与急性主动脉综合征特别是主动脉夹层的风险增加相关,这是由于与TAV患者相比,其主动脉壁在解剖学、组织学和生理学特征上存在显著差异。然而,2012年,Benedik等证实BAV与TAV患者的主动脉壁内聚力存在显著差异,表明主要区别在于主动脉瓣狭窄和关闭不全导致的BAV患者主动脉病变。尽管随后有几项研究关注这一问题,但急性主动脉综合征风险增加的证据从未被明确证实,特别是在BAV主动脉病变患者的急性主动脉夹层中。因此,最新版的美国心脏协会(American Heart Association,AHA)和欧洲心脏学会(European Society of Cardiology,ESC)指南在升主动脉瘤手术干预的纳入标准方面,除非存在额外的高风险因素,否则仍未区分BAV与TAV患者。

本研究关注两个关键问题:一是对择期手术的主动脉扩张患者主动脉壁进行整体力学测试,旨在检测可能预示力学性能受损的术前危险因素(主要终点);二是比较BAV与TAV患者的力学特性,旨在阐明BAV患者主动脉壁脆弱性的显著差异(次要终点)。

主要终点的第一个有趣发现与受力的方向对主动脉壁力学性能的重大影响有关,在纵向应力下,主动脉壁的强度和抗牵引性显著降低。另一方面,主动脉扩张表型似乎影响主动脉壁的弹性和强度,这两者在升主动脉表型中均降低。这些发现值得精确评估,因为虽然纵向力下抗性降低已有报道,但升主动脉表型扩张中脆弱性增加似乎与最近一项研究的结果相反,该研究显示根部表型主动脉扩张患者急性主动脉综合征的风险明显增加。力学性能严重受损的累积风险预测分析进一步揭示了独特和有趣的发现,它显示了一些在当前指南中未考虑的切点(患者年龄:66岁),或显著低于当前指南中无特殊危险因素患者的切点(最大扩张直径>52 mm)。这些发现本身值得精确评估,我们将在下一段关于研究结果潜在临床转化的部分进一步讨论。当我们转向研究的次要终点时,应当强调我们累积超过450次成功测试,其中BAV组超过120次,这使我们能够以令人满意的统计潜力对两个亚组进行比较评估,从而克服了先前已发表研究中经常报告的显著局限性。

在针对BAV患者主动脉壁力学特性特点与TAV患者比较的分析中,我们获得了进一步的有趣发现。事实上,BAV主动脉病变患者的所有力学性能均优于TAV主动脉病变患者。这种差异在主动脉大弯处尤其明显,在那里扩张更不对称,并且我们先前已证实BAV患者的主动脉壁更薄。BAV组主动脉瓣狭窄发生率较高可能与狭窄后扩张增加相关,因此这些患者的不对称壁应力增加。在这种情况下,力学性能增强的证据肯定值得进一步研究。

我们可以推测,BAV患者表现出的力学差异可能代表主动脉壁对这些条件下壁应力增加的适应性反应。同样重要的是要强调,峰值应变在BAV患者中无论力的方向如何都更优越,因此即使在先前确定为高应力情况的纵向力方向下也是如此。我们的发现如何与目前关于主动脉壁力学性能体外评估的认知相关联?BAV患者主动脉壁标本强度增加(由峰值应力值表示)本身并非原创性发现,如先前较小系列研究所示。然而,新鲜(非冷冻)标本数量增加以及从前后壁采集标本代表了显著的特点。

此外,我们的研究表明,不仅峰值应力,而且峰值应变(可被视为弹性标志)在BAV患者标本中也更好地保留。另一方面,我们关于BAV患者弹性模量(在许多文章中被指示为抗变形性的标志)的数据代表了原创性发现,因为先前的文章显示BAV患者的弹性模量降低。如果我们试图将主要和次要终点的结果结合起来,我们可以确认患者年龄增加显然是与力学性能受损相关的主要因素,在BAV组和TAV组中均无显著差异。然而,我们可以推测,BAV患者通常在更年轻时达到手术指征,因此我们在本研究中显示的年龄切点(66岁)似乎代表BAV患者与TAV患者主动脉扩张自然病程的不同阶段。换句话说,相同的年龄切点可能代表许多TAV患者疾病的早期阶段,但可能代表许多BAV患者疾病的晚期阶段,因为他们的主动脉通常在更年轻时开始扩张。如果我们关注主动脉扩张的程度,似乎只有在BAV组中主动脉扩张程度与主动脉壁弹性之间存在线性相关。然而,先前的研究已报道力学性能与最大直径之间缺乏线性相关。然而,我们的研究指出,无论是否存在BAV,主动脉壁的力学性能(特别是峰值应变)似乎都显著受到超过52mm最大直径的影响。在这种情况下,我们强调了先前讨论的内容,即在考虑这个参数时两组疾病演变的差异。

体外力学测试的临床转化

尽管主动脉壁“体外”力学性能的评估已成为一种常见做法,但由于缺乏标准统一的测试执行或结果分析协议,不同研究结果的比较仍然存在问题。在我们看来,更困难的是尝试将“体外”测试结果应用于临床实践,正如其他作者先前强调的那样。工程学和临床上“显著性”的概念确实可能相去甚远,特别是在预测主动脉扩张患者急性主动脉并发症等实际领域。当从每个患者收集多个标本时,患者主动脉壁内特征的变异性很明显。这个特殊方面可以用不同的方式处理,反映了工程和医学方面的差异。在尝试将力学性能分析结果用于临床实践时,我们认为关键点可能是识别主动脉壁的最薄弱区域,这最终将与急性临床事件的发展相关。

因此,在本分析中,我们包含了所有被接受测试的结果,并试图识别可能预示主动脉壁力学性能显著受损的潜在预测因素。不幸的是,没有明确的切点来定义严重受损的力学性能,这就是为什么我们决定通过选择第25百分位作为切点来定义严重受损的峰值应变、峰值应力和最大弹性模量的原因。尽管这个选择肯定需要进一步验证,但它使我们获得了非常有趣的发现。基于我们对力学性能的比较分析结果,我们可以推测,尽管先前报道了解剖学和组织学特征的差异,但与TAV主动脉病变患者相比,当考虑相似程度的扩张时,BAV主动脉病变患者似乎具有较低的急性主动脉事件风险。我们研究显示的保护作用可能更多地与主动脉破裂机制相关,而不是与主动脉夹层相关。

在我们的研究中,我们没有进行特定的分层测试,这种测试反而变得相当普遍,并且似乎表明主动脉大弯侧和年龄>65岁的女性患者主动脉夹层传播的风险增加。BAV患者力学性能保留的证据实际上可能支持主动脉扩张和BAV患者临床并发症风险降低的假设。另一方面,最大直径>52 mm对主动脉壁力学性能的显著影响的证据可能具有相关的临床转化意义,因为这个切点低于当前指南中手术指征的切点,因此可能提示更准确监测这些患者的必要性。我们关于患者年龄与力学性能关系的发现在临床意义方面同样非常有趣,因为尽管老化的主动脉先前已与主动脉壁厚度增加和弹性以及强度降低相关,但从未明确识别和报告过明确的切点,或具有较小的临床影响。我们可以推测,主动脉壁的渐进性增厚反映了升主动脉弹性和强度的渐进性降低,在66岁以上时,无论是否存在BAV,都可能增加急性主动脉综合征的风险。

总之,进一步的研究对标准化生物力学测试协议和验证力学数据性能在临床场景中的转化至关重要。在这类分析的所有当前限制下,我们的研究似乎表明,主动脉扩张患者主动脉壁力学性能的显著改变可能始于66岁和52 mm扩张之后,无论是否存在BAV。因此,应准确监测这种情况下的患者以评估急性主动脉综合征的潜在增加风险。基于非侵入性诊断工具的主动脉壁力学性能预测的准确性无疑是未来研究需要关注的关键点之一。


原文标题

Bicuspid Valve Aortopathy:Is It Reasonable to Define a Different Surgical Cutoff Based on Different Aortic Wall Mechanical Properties Compared to Those of the Tricuspid Valve?


作者

Pasquale Totaro

意大利帕维亚IRCCS San Matteo 基金会医院心外科


期刊

J Cardiovasc Dev Dis 2024
Doi:10.3390/jcdd11100312


编辑:黄琰

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