Study of the influence of compliant sinuses of Valsalva on polymeric heart valve prostheses performance using a cariovascular stimulator ad hoc modified

This work is a part of a larger project, carried out in the Laboratory of Biological Structure Mechanics (LaBS) at the Politecnico di Milano in collaboration with Department of chemistry and biotechnologies of Cambridge University. This research aims to innovate the polymeric heart valve prostheses, potentially alternative to the prostheses currently available on the market. More in details, our project is dedicated to the investigation of the properties and possibilities to reproduce physiological conditions of the human aortic root, especially the relationship between the aortic valve dynamics and sinuses of Valsalva. The role of their presence was widely studied in the past years: according to the recent knowledge, the geometry and elastic properties of the aortic root, including the sinuses of Valsalva, may have a great impact on valve dynamics, facilitating the closure of the leaflets and reducing the stress acting on the valve tissue. This can become crucial when speaking about the evaluation of valve prostheses performance. Nevertheless, the Standard ISO 5840:2015 that describes the tests to be performed on the new prototypes, does not require the use of a set-up that simulates the presence of the aforementioned sinuses. Therefore, the aim of this work is to evaluate the influence of the compliance of aortic conduit with the anatomical shape of Valsalva sinuses on the performances of three groups (differing in stent stiffness and shape of the leaflets) of polymeric heart valve (PHVs) prototypes made with styrenic block-copolymer called Poli-Valve (De Gaetano et al. 2015) under pulsatile conditions and evaluate the difference between the results obtained with rigid cylindrical conduct (standard set-up), as recommended by ISO 5840:2015, and compliant Valsalva sinuses (novel set-up).

Questo lavoro è parte di un più ampio progetto, portato avanti dal Laboratorio di meccanica delle Strutture Biologiche (LaBS) del Politecnico di Milano, in collaborazione con il Dipartimento di Chimica e Biotecnologie dell’università di Cambridge, volto alla progettazione di protesi valvolari polimeriche, possibile alternativa a quelle attualmente in commercio. In particolare, il seguente lavoro ha come scopo la realizzazione di un condotto in grado di replicare la geometria e le proprietà meccaniche dei seni di Valsalva, specialmente per quanto riguarda i fenomeni che intercorrono tra essi e le dinamiche valvolari. L’ottenimento di caratteristiche quanto più simili a quelle fisiologiche può risultare di grande importanza nel momento in cui si desiderano effettuare prove pulsatili sui prototipi valvolari. Ciononostante, la norma ISO 5840:2015, che descrive i test a cui sottoporre i prototipi valvolari, non richiede l’utilizzo di un set-up che simuli la presenza dei seni di Valsalva. Successivamente si è cercato di valutare l’influenza del nuovo condotto compliante con forma anatomica sulle performance di tre gruppi di prototipi valvolari (Poli-Valve), ottenuti da copolimeri stirenici a blocchi (i tre gruppi differiscono per rigidità dello stent o geometria dei lembi). Per poter fare ciò, i risultati ottenuti con il nuovo set-up sono stati confrontati con quelli ottenuti tramite set-up standard (condotto rigido come da norma ISO 5840).