Development of a numerical model for the analysis of the thrombogenic potential associated with residual contractility and inflow cannula positioning in the VAD-assisted left ventricle

LVAD implantation is an established treatment option for patients suffering heart failure (HF), both as bridge-to-transplantation and destination therapy. Despite the widespread clinical use of VADs, there are a number of complications associated with VAD therapy, the most relevant being the device-related thrombogenicity. A wide range of mechanisms was suggested to enhance and promote thrombogenesis, such as: shear stress mediated platelet prothrombotic activity, LVAD inflow cannula/outflow graft surgical implantation configurations, haemolysis, intraventricular aberrant flow patterns and surface contact activation. In this study, the role of LV residual contractility as an additional thrombogenic factor was investigated, since the thrombus-favourable LV flow dynamics, induced by HF, is able to trigger platelet activation, while LVAD inflow cannula acts as a substratum for thrombus formation, apposition, and progressive growth. Investigation of this hypothesis was carried out by setting up a CFD model of the LV, that systematically analyses the contribution of LV residual contractility and LVAD inflow cannula implantation configurations on the LV thrombogenic potential through three sets of simulations.

L'impianto di LVAD è un'opzione terapeutica consolidata per i pazienti che soffrono di insufficienza cardiaca (IC), sia come supporto alla circolazione in attesa del trapianto di cuore, sia come terapia definitiva. Nonostante l'ampio uso in clinica, numerose sono le complicanze associate all'impianto di LVAD, la più rilevante delle quali è la trombogenicità del dispositivo. Nel presente lavoro, si è cercato di definire il ruolo della contrattilità residua del ventricolo sinistro (VS) come possibile fattore trombogenico, in quanto l'emodinamica protrombotica del VS, indotta dalla IC, è in grado di innescare l'attività piastrinica, mentre la cannula del LVAD agisce da substrato per la formazione, l'apposizione e la progressiva crescita del trombo. Inoltre, considerato che sia la contrattilità residua del VS che l'impianto di un LVAD determinano la fluidodinamica intraventricolare, si è proceduto ad analizzare le interazioni mutue tra questi due fattori. Quindi, il presente lavoro è focalizzato sullo sviluppo di un modello fluido dinamico computazionale (CFD), volto ad analizzare l'emodinamica ventricolare di un cuore supportato da LVAD. Il modello è paziente specifico.