Novel framework for patient-specific TAVI simulation : a time-saving approach

Heart valves are tiny substructures placed in strategical points of the heart with the role to guarantee the unidirectionality of the blood flow. The most stressed one is the aortic valve and for this reason it can suffer from different disease: stenosis due to the calcium deposition is the most common one. Starting from 2002, the mini-invasive approach (TAVI) takes hold and nowadays surgeons prefers this type of intervention since it is faster, less invasive and assures a faster recovery. However, some side effects can occur and they must be evaluated carefully. The aim of the current work is to define a clear pipeline to asses patient-specific TAVI structural-based numerical simulations in a time-saving, accurate and reliable way. Results provided in terms of stent deformation will be compared with post-operative CT in order to have a clinical validation of the aforementioned approach. Moreover, the expected outcomes will be PVL estimation; evaluation on possible conduction abnormalities onset; stress/strain on leaflets, aorta and calcium deposits; stent’s stress and eccentricity. A further comparison in terms of accuracy gained and computational time spent will be done with another set of simulations in which more complex mechanical models are employed.

Le valvole cardiache sono sottili strutture che si trovano in punti strategici del cuore per garantire l’unidirezionalità del flusso sanguigno. Quella maggiormente sottoposta a stress è la valvola aortica che si trova tra ventricolo sinistro e aorta. Per questo motivo, le patologie che possono interessare le valvole cardiache si manifestano principalmente nell’aortica: la stenosi dovuta al deposito di calcio è quella più comune. A partire dal 2002, l’approccio mini-invasivo (TAVI) di questa operazione ha preso piede ed è attualmente preferito dai chirurghi in quanto è più veloce, meno invasivo e assicura un recupero più rapido del paziente. Tuttavia, ci sono alcuni effetti collaterali che devono essere considerati attentamente. L’obiettivo del presente lavoro è quello di definire una chiara procedura per implementare simulazioni numeriche basate sull’interazione strutturale di TAVI in geometrie paziente-specifico in modo che siano ottimizzate nella durata, accurate e affidabili. I risultati forniti in termini di deformazione dello stent verranno comparati con i dati provenienti dalla TC post operatoria del paziente in modo da avere una validazione clinica dell’approccio usato. Inoltre, i risultati attesi saranno la stima del PVL; valutazione sulla possibile comparsa di disturbi al sistema di conduzione; stress/deformazioni sull’aorta, sui foglietti valvolari e sui depositi di calcio; stress ed eccentricità dello stent. Un ulteriore confronto sull’accuratezza ottenibile e sul tempo computazionale impiegato sarò fatto usando un secondo set di simulazioni, nel quale verranno impiegati modelli meccanici più complessi.