BackgroundDue to the nature of the percutaneous prosthesis deployment process, a variation in its final position is expected. Prosthetic valve placement will define the spatial location of its effective orifice in relation to the aortic annulus. The blood flow pattern in the ascending aorta is related to the aortic remodeling process, and depends on the spatial location of the effective orifice. The hemodynamic effect of small variations in the angle of inclination of the effective orifice has not been studied in detail.ObjectiveTo implement an in vitro simulation to characterize the hydrodynamic blood flow pattern associated with small variations in the effective orifice inclination.MethodsA three-dimensional aortic phantom was constructed, reproducing the anatomy of one patient submitted to percutaneous aortic valve implantation. Flow analysis was performed by use of the Particle Image Velocimetry technique. The flow pattern in the ascending aorta was characterized for six flow rate levels. In addition, six angles of inclination of the effective orifice were assessed.ResultsThe effective orifice at the -4º and -2º angles directed the main flow towards the anterior wall of the aortic model, inducing asymmetric and high shear stress in that region. However, the effective orifice at the +3º and +5º angles mimics the physiological pattern, centralizing the main flow and promoting a symmetric distribution of shear stress.ConclusionThe measurements performed suggest that small changes in the angle of inclination of the percutaneous prosthesis aid in the generation of a physiological hemodynamic pattern, and can contribute to reduce aortic remodeling.

Resumo Fundamentos Uma metodologia para identificação de pacientes portadores de aneurisma de aorta ascendente (AAAs) sob alto risco de remodelamento aórtico não está completamente definida. Objetivo Esta pesquisa objetiva caracterizar numericamente o fluxo sanguíneo aórtico, relacionando a distribuição do estresse mecânico resultante com o crescimento de AAAs. Métodos Estudo analítico, observacional, unicêntrico, em que um protocolo de fluidodinâmica computacional (CFD - Computacional Fluid Dynamics) foi aplicado a imagens de angiotomografia computadorizada (ATC) de aorta de pacientes portadores de AAAs. Duas ATC de aorta com pelo menos um ano de intervalo foram obtidas. Dados clínicos dos pacientes foram registrados e, a partir das imagens de ATC, foram gerados modelos tridimensionais. Foram realizados estudos do campo de velocidade e estruturas coerentes (vórtices) com o objetivo de relacioná-los ao crescimento ou não do aneurisma e, posteriormente, compará-los com os dados clínicos dos pacientes. O teste de Kolmogorov-Smirnov foi utilizado para avaliar a normalidade da amostra e o teste não-paramétrico Wilcoxon signed-rank foi aplicado para comparações de dados pareados entre os ângulos aórticos. A significância estatística foi fixada em 5%. Resultados Para o grupo que apresentou crescimento do aneurisma, a incidência do jato na parede aórtica gerou áreas de recirculação posterior ao jato, induzindo à formação de vórtices complexos, ocasionando um incremento na pressão média no endotélio aórtico. O grupo sem crescimento do aneurisma apresentou diminuição na pressão média. Conclusão Este estudo piloto mostrou que a CFD baseada em ATC pode, em um futuro próximo, ser uma ferramenta auxiliar na identificação dos padrões de fluxo associados ao processo de remodelamento de AAAs.

Transcatheter aortic valve implantation (TAVI) is an increasingly widespread procedure. Although this intervention is indicated for high and low surgical risk patients, some issues still remain, such as prosthesis positioning optimization in the aortic annulus. Coaxial positioning of the percutaneous prosthesis influences directly on the aortic wall stress map. The determination of the mechanical stress that acts on the vascular endothelium resulting from blood flow can be considered an important task, since TAVI positioning can lead to unfavorable hemodynamic patterns, resulting in changes in parietal stress, such as those found in post‐stenotic dilatation region. This research aims to investigate the influence of the prosthetic valve inclination angle in the mechanical stresses acting in the ascending aortic wall. Aortic compliance and blood flow during cardiac cycle were numerically obtained using fluid structure interaction. The aortic model was developed through segmentation of a computed tomography image of a specific patient submitted to TAVI. When compared to standard position (coaxiality match between the prosthesis and the aortic annulus), the inclination of 4° directed to the left main coronary artery decreased the aortic wall area with high values of wall shear stress and pressure. Coaxial positioning optimization of percutaneous aortic prosthesis may decrease the high mechanical stress area. These changes may be important to reduce the aortic remodeling process, vascular calcification or even the prosthesis half‐life. Computational fluid dynamics makes room for personalized medicine, with manufactured prosthesis tailored to each patient.

Fundamento: O implante valvar aórtico percutâneo (TAVR, do inglês Transcatheter Aortic Valve Replacement) reduz a mortalidade de pacientes portadores de estenose aórtica grave. O conhecimento da distribuição da pressão e tensão de cisalhamento na parede aórtica pode ajudar na identificação de regiões críticas, onde o processo de remodelamento aórtico pode ocorrer. Neste trabalho é apresentado um estudo de simulação computacional da influência do posicionamento do orifício valvar protético na hemodinâmica na raiz de aorta e segmento ascendente. Objetivos: A presente análise apresenta um estudo da variação do padrão de fluxo devido a alterações no ângulo do orifício valvar. Métodos: Um modelo tridimensional foi gerado a partir do exame de angiotomografia computadorizada da aorta de um paciente que foi submetido ao procedimento de TAVR. Diferentes vazões de fluxo foram impostas através do orifício valvar. Resultados: Pequenas variações no ângulo de inclinação causaram mudanças no padrão de fluxo, com deslocamento na posição dos vórtices, na distribuição de pressão e no local de alta tensão cisalhante na parede aórtica. Conclusão: Essas características hemodinâmicas podem ser importantes no processo de remodelamento aórtico e distribuição de tensão, além de auxiliar, em um futuro próximo, a otimização do posicionamento da prótese valvar percutânea. (Arq Bras Cardiol. 2020; 115(4):680-687.) Palavras-chave: Estenose da Valva Aórtica/cirurgia; Estenose da Valva Aórtica/diagnóstico por imagem; Comorbidade; Implante de Prótese de Valva Cardíaca/tendências; Ecocardiografia/métodos; Angiotomografia Computadorizada; Resultado do Tratamento.