Sviluppo di un modello parametrico di radice aortica e suo utilizzo in simulazioni fluido-strutturali di impianto transcatetere di valvola aortica

Transcatheter aortic valve implantation (TAVI) is a mini-invasive procedure that allows to implant an artificial valve through a catheter inserted from the patient’s femoral artery. Computational analysis can be useful to study long term risks and complications related to TAVI. The main aim of this work was developing, through ANSA software, a parametric model of the stenotic aortic root allowing the operator to change the aortic root dimension and the location, shape and dimension of the calcifications. The second goal was to use the parametric model to create four virtual anatomically identical stenotic patients with different calcification patterns on the stenotic natural valve. The patients were used to run TAVI fluid-structure simulations through LS-DYNA software and to study how the calcifications affect the TAVI procedure. The obtained results, concerning the First Principal stress distribution on the aortic wall and valve leaflets, blood velocity magnitude and the final configuration of the device, show that calcifications location and volume highly affect several aspects of TAVI outcome, such as the presence of paravalvular leakages, the risk of damaging the aortic wall and the anchoring of the device on the aortic wall.

L’impianto transcatetere di valvola aortica (TAVI) è una procedura mininvasiva che consiste nell’impianto di una valvola artificiale veicolata tramite catetere inserito generalmente dall’arteria femorale del paziente. Le simulazioni computazionali costituiscono un valido strumento per lo studio delle complicanze e dei rischi a lungo termine associati alla TAVI. L’obiettivo principale del presente lavoro è stato lo sviluppo attraverso il software ANSA di un modello parametrico di radice aortica stenotica che permette all’operatore di modificare le dimensioni della parete aortica e la forma, la posizione e le dimensioni delle calcificazioni. Come secondo obiettivo, sono stati realizzati quattro pazienti virtuali identici dal punto di vista anatomico dell’aorta, ma caratterizzati da diversi pattern delle calcificazioni sulla valvola stenotica. Essi sono stati utilizzati per effettuare simulazioni fluido-strutturali di TAVI mediante il software LS-DYNA e studiare l’influenza delle calcificazioni sull'esito della procedura. Analizzando i risultati ottenuti relativamente alla distribuzione dello sforzo principale primo sulla parete aortica e sui lembi valvolari, al campo di velocità del fluido e alla configurazione finale del dispositivo, è stato possibile concludere che la disposizione e il volume delle calcificazioni sulla valvola naturale influenzano considerevolmente diversi aspetti dell’esito della TAVI, quali la presenza di perdite paravalvolari, il rischio di danneggiamento della parete aortica e l’ancoraggio del dispositivo alla radice aortica.