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. 2020 Oct;115(4):680-687.
doi: 10.36660/abc.20190385.

Prediction of Stress Map in Ascending Aorta - Optimization of the Coaxial Position in Transcatheter Aortic Valve Replacement

[Article in English, Portuguese]
Diego Celis  1 , Bruno Alvares de Azevedo Gomes  1   2 , Ivan Ibanez  1 , Pedro Nieckele Azevedo  1 , Pedro Soares Teixeira  3 , Angela Ourivio Nieckele  1
Affiliations

Prediction of Stress Map in Ascending Aorta - Optimization of the Coaxial Position in Transcatheter Aortic Valve Replacement

[Article in English, Portuguese]
Diego Celis et al. Arq Bras Cardiol. 2020 Oct.

Abstract
in English, Portuguese

Backgroud: Transcatheter aortic valve replacement (TAVR) can reduce mortality among patients with aortic stenosis. Knowledge of pressure distribution and shear stress at the aortic wall may help identify critical regions, where aortic remodeling process may occur. Here a numerical simulation study of the influence of positioning of the prosthetic valve orifice on the flow field is presented.

Objective: The present analysis provides a perspective of great variance on flow behavior due only to angle changes.

Methods: A 3D model was generated from computed tomography angiography of a patient who had undergone a TAVR. Different mass flow rates were imposed at the inlet valve.

Results: Small variations of the tilt angle could modify the nature of the flow, displacing the position of the vortices, and altering the prerssure distribution and the location of high wall shear stress.

Conclusion: These hemodynamic features may be relevant in the aortic remodeling process and distribution of the stress mapping and could help, in the near future, the optimization of the percutaneous prosthesis implantation. (Arq Bras Cardiol. 2020; [online].ahead print, PP.0-0).

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; [online].ahead print, PP.0-0).

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

Potencial conflito de interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

Figures

Figura 1
Figura 1. – Domínio computacional: sistema de referência e condições de contorno.
Figura 2
Figura 2. – Velocidade axial e pressão relativa nos diferentes ângulos de inclinação.
Figura 3
Figura 3. – Influência do ângulo de inclinação da válvula. Isosuperfície de uz =1,3 m/s, colorida segundo pressão relativa Q=25L/min.
Figura 4
Figura 4. – Influência do ângulo de inclinação da válvula sobre a tensão de cisalhamento e pressão da parede da aorta. Q=25L/min.
Figura 5
Figura 5. – Identificação da área de alta tensão de cisalhamento e pressão, com distribuição da porcentagem na parede anterolateral, em função do ângulo de inclinação; Q=25L/min.
Figura 6
Figura 6. – Porcentagem da área (parede anterolateral direita da aorta ascendente) com valores elevados de tensão de cisalhamento e pressão com a variação no ângulo de inclinação.
Figure 1
Figure 1. – Computational domain: system of reference and boundary conditions.
Figure 2
Figure 2. – Axial velocity and relative pressure at different tilt angles.
Figure 3
Figure 3. – Influence of tilt angle of the valve. Iso-surface of uz =1,3 m/s, colored by relative pressure. Q=25L/min.
Figure 4
Figure 4. – Influence of the tilt angle of the valve on shear stress and pressure at aortic wall. Q=25L/min.
Figure 5
Figure 5. – Identification of the area with high wall shear stress and pressure, with percentage distribution on the anterolateral wall, as a function of the tilt angle, Q=25L/min.
Figure 6
Figure 6. – Percentage of the area (right anterolateral wall of the ascending aorta) with high wall shear stress and high-pressure values by changes in the tilt angle.
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References

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