In-vivo quantification of the effects of different annuloplastic techniques on aortic root dynamics

The aortic root is defined as the anatomical structure that connects the aorto-ventricular junction to the ascending aorta, enabling the blood flow through the aortic valve. A malfunctioning of the aortic root may cause an obstruction to the blood flow (aortic stenosis) or a backflow of blood from the ascending aorta to the left ventricle (aortic regurgitation); both pathologies would force the heart to work harder to pump blood and to allow its circulation throughout the body. Aortic valve pathologies can be treated both through substitution and repair of the valve itself. The choice of the technique to be adopted depends on several factors, but problems related to valve substitution brought to diffusion of surgical techniques that preserves native aortic valve, e.g. annuloplasty. Investigating the aortic root conformation is of high interest and the ultimate aim is to make sparing techniques as efficient as possible. In this thesis work, datasets containing data obtained from sonomicrometric crystals implanted in pigs that underwent different types of annuloplasty were analyzed and compared by means of a code developed in Matlab environment. The geometry and the dynamics of the aortic annulus was studied in native conditions and after suture and Dacron ring annuloplasty; both techniques were proven to be successful in downsizing the annular area. The geometry and the dynamics of the sinotubular junction (STJ) was also studied in the double ring case. This technique allows the STJ area to significantly diminish while keeping the annular area unvaried. The curvature and strain analysis along the cardiac cycle and the structures’ profiles were also performed.

La radice aortica è definita come la struttura anatomica che connette la giunzione aorto-ventricolare con il tratto ascendente dell’aorta, permettendo il passaggio del sangue per mezzo della valvola aortica. Un malfunzionamento della valvola aortica può causare un’ostruzione al flusso sanguigno (stenosi aortica) oppure un reflusso del sangue dall’aorta al ventricolo sinistro (insufficienza aortica), con conseguente aumento del lavoro che il cuore deve svolgere per pompare il sangue e permettere la sua circolazione attraverso il corpo. Le patologie della valvola aortica possono essere trattate attraverso la sostituzione o la riparazione della valvola stessa. La scelta della tecnica da adottare dipende da molteplici fattori, ma i problemi legati alla sostituzione della valvola hanno portato alla diffusione di tecniche chirurgiche che preservano la valvola aortica nativa, come l’anuloplastica. Studiare la conformazione della radice aortica è di elevato interesse al fine di rendere le tecniche chirurgiche di rimodellamento della valvola aortica il più efficienti possibile. In questo lavoro di testi, dataset contenenti dati sonomicrometrici da cristalli impiantati in maiali sottoposti a differenti tecniche di anuloplastica sono stati analizzati tramite un codice sviluppato in ambiente Matlab. La geometria e la dinamica dell’anulus sono state studiate in condizioni native, in caso di anuloplastica con sutura e anuloplastica con anello in Dacron; entrambe le tecniche chirurgiche si sono dimostrate in grado di ridurre l’area dell’anulus aortico. In caso di anuloplastica con doppio anello, anche le caratteristiche della giunzione sinotubulare sono state analizzate. In questo caso, l’area della giunzione sinotubulare si è ridotta mentre l’area dell’anulus aortico è rimasta invariata. La curvatura e le deformazioni sono state inoltre analizzate, sia lungo il profilo che durante il ciclo cardiaco.