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CARDIO-CHIRURGIA.COM/Radice Aortica
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Radice Aortica


Anatomia funzionale, dinamica valvolar, proprietà bio-meccaniche e concetti per la chirurgia ricostruttiva Prof. Khalil Fattouch

Introduzione_____________________________


La chirurgia del root aortico nasce con l’introduzione nella pratica chirurgica della circolazione extracorporea e l’esecuzione della prima sostituzione di un aneurisma sopracoronarico fu eseguita da De Bakey e Cooley nel 1956 1. Una delle tappe fondamentali sicuramente rimane la descrizione nel 1968 da parte di Bentall e De Bono 2 della prima procedura di sostituzione completa del root aortico seguita dal reimpianto delle coronarie. Questa metodica ha avuto notevoli successi nel corso degli anni ed è applicabile a uno spettro molto ampio di patologie. Negli ultimi anni, invece, si è assistito ad un continuo aumento dell’interesse verso le procedure conservative del root aortico. Questo, di pari passo alla crescita delle conoscenze dell’anatomia funzionale della radice aortica che ha permesso di chiarire meglio questo complesso emodinamico e le sue variazioni legate al ciclo cardiaco. Se fino a poco più di un decennio fa, quindi, le tecniche sostitutive del root aortico rappresentavano le procedure di scelta e quelle conservative solo rare eccezioni, oggi, grazie al lavoro di molti autori, le tecniche conservative stanno avendo un grande successo; sia perché assicurano al paziente una migliore qualità della vita, eliminando i problemi connessi all’impianto di una valvola artificiale, sia perché danno al chirurgo la possibilità di effettuare una ricostruzione che crei delle condizioni emodinamiche più vicine a quelle di un root aortico normale3 .







1 Cooley DA, De Bakey ME. Resection of entire ascending aorta in fusiform aneurysm using cardiac bypass. JAMA 1956; 162:1158-1160.

2 Bentall HH, De Bono A. A technique for complete replacement of the ascending aorta. Thorax 1968; 23: 338-339.

3 David TE, Feindel CM. An aortic valve sparing operation for patients with aortic incompetence and aneurism of the ascending aorta. J Thorac Cardiovasc Surg 1992; 103: 617-21.




Capitolo 1_______________________________

Embriologia


L’embriogenesi del cuore si realizza tra la 17ª e la 45ª giornata di vita intrauterina, ma la sua morfogenesi continua per tutta la gestazione.
Il primordio cardiaco (fig. 1.1), o tubo cardiaco primitivo, è costituito da:
  • Atrio primitivo, dal quale si formeranno gli atri
  • Ventricolo primitivo, futuro ventricolo sinistro
  • Bulbus cordis, futuro ventricolo destro
  • Tronco arterioso, dal quale si formeranno le grandi arterie.

Figura 1.1: rappresentazione schematica dei metameri del tubo cardiaco diritto.


Il tubo cardiaco primitivo deriva dalla fusione di due placche originate dal mesoderma ventrale (angiogenetic cell layer) che danno origine dapprima ad un abbozzo solido che successivamente va incontro a canalizzazione (fig. 2.2).


Figura 2.2: rappresentazione schematica di sezioni traverse di embrioni di differente stadio di sviluppo che mostra la formazione del tubo cardiaco a partire dalle cellule angiogenetiche.


In esso possono essere distinti due strati:
  • Interno, dal quale si formerà l’endocardio.
  • Esterno (strato mioepiteliale), dal quale si formerà il miocardio e l’epicardio.
In questa fase, la discrepanza tra la velocità di crescita ventricolare e la velocità di crescita del sacco pericardio causa un fenomeno denominato d-looping che porterà alla formazione di un ansa dal primitivo tubo diritto.
La normale ansa bulbo ventricolare che ne origina avrà convessità verso il basso a destra e concavità verso l’alto a sinistra, spostando anteriormente e cranialmente il bulbus cordis, posteriormente e caudalmente il ventricolo primitivo (fig. 2.3) 1.


Figura 2.3: formazione dell’ansa cardiaca ( heart looping ).


Tappa fondamentale nella morfogenesi cardiaca è lo sviluppo e la sepimentazione del canale troncoconale, contemporaneamente ad un fenomeno di torsione e centralizzazione che porta alla formazione si una struttura spiraliforme (fig. 4).
La settazione, inizia intorno alla 36ª giornata, ed è attuata attraverso 3 strutture settali che in ordine craniocaudale sono:
  • setto aorto-polmonare, che separa l’aorta ventrale in aorta ascendente e arteria polmonare
  • setto truncale, che separa le valvole semilunari
  • setto conale, che separa le due camere di efflusso ventricolare 2.

Figura 4: a) sviluppo-sepimentazione dell’aorta ventrale e formazione delle cuspidi valvolari, b) carattere spiraliforme del setto troncoconale.


Le strutture valvolari iniziano a formarsi a partire dalla 40ª giornata dal concepimento, quando le dimensione dell’embrione sono di circa 9 mm ed originano come dei piccoli cuscinetti di tessuto. Lo sviluppo dei lembi e dei seni di Valsala avviene per un processo di escavazione dei cuscinetti, cosicché a sviluppo completato la posizione della valvola sarà più prossimale di quella iniziale.






1 Goor D.A,.Lillehei.C.V. Congental malformations of the heart. Embriology, anatomy, and operative considerations. New York, Grune and Stratton, 1975.

2 Ruvolo G. Principi di cardiochirurgia, Poletto editore, 2002.





Capitolo 2______________________________

Anatomia del root aortico

Il “root” o “radice aortica” è quella porzione di aorta compresa tra il tratto di efflusso del ventricolo sinistro e la porzione tubulare dell’aorta ascendente, che include la valvola aortica e le strutture di supporto. Si estende dalla giunzione ventricolo-arteriosa (anulus aortico), alla giunzione sinotubulare con una lunghezza media di circa 3.3 cm.

Anulus o giunzione ventricolo-arteriosa

L’anulus aortico ( giunzione ventricolo-arteriosa ) in realtà non è una struttura fibrosa vera e propria, come quella presente nelle valvole atrioventricolari, ma rappresenta il punto di passaggio tra ventricolo sinistro e aorta. In senso stretto, con la dizione anulus o giunzione ventricolo arteriosa, si identifica quella regione del tratto di efflusso ventricolare, che quindi si espande e si rilassa con il variare delle fasi del ciclo cardiaco, e che rappresenta il punto di attacco per la parte più bassa dei lembi aortici 1. Dal punto di vista chirurgico è la regione di impianto per le protesi valvolari (fig. 2.1).


Figura 2.1: rappresentazione schematica del root aortico. AA= anulus aortico, ST= giunzione sinotubulare, H= altezza commissurale.


La natura semilunare dei lembi valvolari a livello dei punti di giunzione sulla parete interna del bulbo aortico, determina la formazione di un anulus fibroso con forma di “corona a tre punte” e non ad anello come nelle valvole atrioventricolari.
Al di sotto degli apici descritti dalle linee di giunzione delle cuspidi sulla parete a livello commissurale aortica si possono osservare delle aree denominate triangoli intercuspidali ( anteriore, sinistro e destro) (fig 2.2). Hanno la forma di un triangolo isoscele con apice verso l’alto, che raggiunge la giunzione sinotubulare. Essi hanno una struttura istologica differente rispetto alle strutture circostanti. Infatti, la quantità di fibre collagene è scarsa se comparata alla quota presente a livello dei punti di attacco. Sono circondati da tessuto muscolare, tranne a livello del trigono posto tra il seno coronarico sinistro e il non coronarico. Questa porzione è principalmente composta da tessuto fibroso ed è importante per la funzione ventricolare.


Figura 2.2: immagine schematica del root aortico. In evidenza i triangoli intercuspidali.


Essi fanno, inequivocabilmente, parte del root aortico, ma per la loro posizione sono soggetti alle condizioni emodinamiche del ventricolo sinistro, e la loro alterazione è legata allo sviluppo di alcune forme di valvulopatie 3. Infatti sono le strutture che vanno incontro a dilatazione nel caso di ectasia anulare.

Cuspidi valvolari

La valvola aortica è una complessa struttura costituita da tre lembi valvolari conformati a “nido di rondine” denominati: cuspide destra o coronarica destra, cuspide sinistra o coronarica sinistra, cuspide posteriore o non coronarica (fig. 2.3).


Figura 2.3: sezione anatomica del root aortico.


Ogni lembo è costituito da:
  • punto di giunzione
  • corpo
  • rivestimento endoteliale
  • nodulo centrale o di Aranzio.
Ogni cuspide racchiude uno spazio denominato “seno di Valsalva” da cui originano le coronarie (fig 2.4).
Essi vengono chiamati:
  • seno coronarico destro
  • seno coronarico sinistro
  • seno non coronarico o posteriore.

Figura 2.4: immagine schematica di un lembo aortico.


In sezione trasversale, i seni, conferiscono alla base aortica una forma trilobata 2.
In tabella 2.1 sono riportati i valori delle principali dimensioni delle cuspidi valvolari 5 misurate direttamente al tavolo operatorio.

Tabella 2.1: dimensioni delle cuspidi aortiche.

  Destra Sinistra NC Media
 Altezza cuspidale 1.33±.06 1.39±.8 1.37±.04 1.36±.06
 Lungh. margine libero 3.30±.14 3.15±.14 3.27±.13 3.24±.13
 Perimetro cuspicale 7.94±.33 7.91±.35 8.08±.28 7.98±.31
 Area cuspidale 2.97±.17 3.09±.27 3.17±.18 3.07±.21

♠ espressa in cm ♥espressa in cm2

L’ allungamento della porzione centrale dei lembi chiamato “extra-lenght” rappresenta la lunghezza reale che ogni cuspide deve raggiungere per determinare un’adeguata coaptazione della valvola aortica. Questa variazione risulta, comunque, di secondaria importanza rispetto a quelle che il diametro del root subisce durante le fasi del ciclo cardiaco 4.
In sistole le cuspidi si addossano alla parete del bulbo. In questo modo, grazie anche alle proprietà elastiche dei seni e del bulbo viene assicurato il massimo flusso transaortico.
Le commissure rappresentano i punti di coaptazione tra cuspidi adiacenti e prendono il nome dalle cuspidi da cui originano:

  • destra posteriore
  • destra sinistra
  • sinistra posteriore.

Alterazioni a carico delle commissure aortiche sono frequentemente responsabili di valvulopatie.

Giunzione sinotubulare


La giunzione sinotubulare rappresenta il punto di confine tra seni di Valsalva e aorta ascendente, e costituisce un importante punto di supporto per i lembi valvolari. La sua valutazione dimensionale e funzionale risulta di primaria importanza negli interventi di Aortic valve-sparing. Normalmente le sue dimensioni sono del 10-15% inferiori rispetto all’anulus (soggetto giovane), e la sua struttura, ricca in fibre elastiche e collagene le conferisce una particolare elasticità. Proprio la degenerazione strutturale di queste componenti è spesso alla base della sua dilatazione. Fisiologicamente, nell’adulto, le dimensioni della giunzione sinotubulare, tende ad eguagliare quella dell’anello, mentre nell’anziano diventa del 10-15% maggiore rispetto all’anulus.

Dimensioni del Root aortico e delle sue componenti


Il root aortico non è una struttura cilindrica regolare, ma il suo diametro varia nei diversi piani di sezione.
Turina et al 5, hanno condotto uno studio eseguendo la sezione trasversale a 4 differenti livelli del bulbo aortico (fig 2.4). I dati analizzati mostrano notevoli differenze sia nei diametri, sia nello spessore parietale.


Figura 2.5: rappresentazione schematica dei differenti livelli di sezione.


Tali autori hanno eseguito la sezione:
  • alla base di attacco delle cuspidi (giunzione ventricolo-arteriosa)
  • al centro dei seni
  • alla giunzione sinotubulare
  • un centimetro al di sopra della giunzione sinotubulare.
A questi livelli sono stati misurati: diametro, superficie e spessore parietale; i dati ottenuti sono riportati nella tabella 2.2.

Tabella 2.2:
 Livello di sezione
Superficie orifiziale ♥ Diametro misurato sul campione ♠Diametro calcolato dalla superficie spessore parietale ♠Spessore parietale ♠
 Stj 1
 3.40 ± 0.38 21.1 ± 1.0 20.0 ± 1.0 1.9 ± 0.2
 Stj 0
 2.98 ± 0.32 18.9 ± 0.9 19.3 ± 0.9 1.8 ± 0.2
 Sinus 4.49 ± 0.40 22.4 ± 1.7 23.7 ± 1.0 1.3 ± 0.1
 Base 4.24 ± 0.44 23.4 ± 1.2 23.0 ± 1.1 0.8 ± 0.1

♥ espressa in cm². ♠ espresso in mm.


Come si può osservare nei dati in tabella 2.1, le dimensioni del root variano nei diversi livelli. I diametri maggiori sono al centro dei seni di Valsalva mentre quelli minori a livello della giunzione sinotubulare. Al di sopra di quest’ ultima il diametro cresce nuovamente.
Lo spessore parietale è massimo un centimetro al di sopra della giunzione sinotubulare, diminuendo progressivamente in direzione prossimale.
Alcuni autori 6, hanno evidenziato delle differenze nelle distanze intercommissurali, nelle altezze e nei volumi dei seni di Valsalva, nonché nelle principali circonferenze.
Queste differenze seguono un modello (pattern R>N>L) da cui risulta che il seno coronarico destro è quello di maggiori dimensioni, il sinistro è quello di minori dimensioni, mentre il non coronarico ha dimensioni intermedie.
I valori ottenuti da questo studio sono riportati nelle tabelle 3, 4, 5 e 6.


Tabella 2.3: distanze intercommissurali medie.

  Seno coronarico destro
 Seno non coronarico
Seno coronarico sinistro
 Valore medio
 18.826 mm
 17.434 mm
 15.217 mm
 Deviazione standard
 1.86 mm
 1.93 mm
 1.86 mm


Tabella 2.4: altezze dei seni di valsalva.

  Seno coronarico dentro
 Seno non coronarico
 Seno coronarico sinistro
 Valore medio
 19.454 mm
 17.681 mm
 17.454 mm
 Deviazione standard
 1.90 mm
 1.74 mm
 1.44 mm


Tabella 2.5: Volumi dei seni di valsalva

  Seno coronarico destro
 Seno non coronarico
 Seno coronarico sinistro
 Valore medio
 1.60 ml
 1.33 ml
 1.04 ml
 Deviazione standard
 0.33 ml
 0.27 ml
 0.24 ml


Tabella 2.6: Principali circonferenze del root aortico.

  Giunzione sinotubulare
 Anulus basale o chirurgico
 Valore medio
 69.20 mm
 65.88 mm
 Deviazione standard
 6.87 mm
 6.82 mm


Questi dati contrastano la descrizione anatomica classica che viene fatta dei lembi valvolari e dei seni del Valsalva, definiti di eguali dimensioni. Utilizzando gli stessi dati, è stato anche ricavato un sistema geometrico, e calcolato il vettore di flusso nel root. Esso passa per il triangolo intercuspidale sinistro con un angolo di inclinazione di 5.47°. Differenze nella direzione e nell’inclinazione del vettore, nelle dimensioni dei seni e nei diametri hanno una grande rilevanza dal punto di vista emodinamico.


Rapporti anatomici del root aortico


Il root aortico è una complessa struttura anatomo-funzionale. Origina dal tratto di efflusso del ventricolo sinistro: per il 45% della sua circonferenza direttamente dal muscolo ventricolare, per il 55% da strutture fibrose. Queste ultime sono rappresentate (fig.2.6):
  • dalla parte sinistra del corpo fibroso centrale, che determina i rapporti con il lembo anteriore della valvola mitrale (continuità mitro-aortica)
  • dalla parte membranosa del setto interventricolare.

Figura 2.6: Immagine anatomica dei lembi valvolari aortici e delle strutture del root aortico; in evidenza i rapporti con le strutture fibrose.


Le strutture anatomiche circostanti il root aortico sono:
  • il tratto di efflusso del ventricolo
  • l’atrio destro
  • il setto interatriale
  • l’atrio sinistro
  • gli osti coronarici
  • l’arteria polmonare.
Guardando la valvola dal lato dell’operatore (a destra del paziente) a livello dell’efflusso sinistro, al di sotto della valvola si osservano quattro strutture anatomiche (fig. 2.7):
  • il setto interventricolare, in corrispondenza del seno non coronarico, del seno coronarico destro e di circa un terzo della parte destra del sinistro. A cavallo tra la cuspide non coronarica e di parte della cuspide coronarica sinistra il setto è membranoso, al di sotto delle restanti cuspidi è muscolare.
  • la base del ventricolo sinistro, in corrispondenza della parte destra della cuspide coronarica sinistra.
  • il lembo anteriore della valvola mitrale, a cavallo della commissura tra cuspide coronarica sinistra e non coronarica (continuità mitro-aortica).
  • il fascio di His che origina dal nodo atrioventricolare sul pavimento dell’atrio destro all’apice del trigono di Koch, e passa al di sotto del setto membranoso a livello della commissura tra la cuspide coronarica destra e la cuspide non coronarica.

Figura 2.7: Immagine anatomica di cuore normale dopo la resezione degli atri. In evidenza il root aortico e i suoi rapporti con le strutture circostanti.


Considerando le strutture che circondano l’anulus, si osservano:
  • l’efflusso del ventricolo destro, a livello della cuspide coronarica destra
  • l’arteria polmonare, in corrispondenza del terzo destro della cuspide coronarica sinistra
  • l’atrio destro, in corrispondenza di quasi la metà destra della cuspide non coronarica
  • il setto inter-atriale, che si inserisce a metà della cuspide non coronarica
  • l’atrio sinistro, che comprende il tratto corrispondente alla metà sinistra della cuspide non coronarica ed un piccolo segmento della parte sinistra della cuspide coronarica sinistra
  • l’epicardio (cavità pericardica), a livello del tratto medio della cuspide coronarica sinistra. Qui origina l’ostio coronarico sinistro. Solo in tale punto la valvola aortica è in rapporto con la cavità pericardica (fig. 2.8).

Figura 2.8: rappresentazione schematica rapporti anatomici della valvola aortica.
Caratteristiche istologiche e ultrastrutturali della valvola aortica


Le cuspidi valvolari aortiche sono composte essenzialmente da fibre collagene, fibre elastiche e glicosaminoglicani.
Essi sono i più importanti componenti strutturali delle tre lamine delle cuspidi valvolari:
  • lamina fibrosa o arteriosa, composto principalmente da collagene, fibroblasti e glicosaminoglicani. Le fibre elastiche sono orientate in direzione circolare. Questo strato è responsabile della stabilità meccanica della valvola aortica.
  • lamina spongiosa, costituito principalmente da collagene, fibroblasti e glicosaminoglicani. Non ha funzione strutturale ma è deputato ad assorbire lo shock meccanico durante la chiusura valvolare.
  • lamina ventricularis, è la continuazione della superficie ventricolare. É costituita principalmente da fibre elastiche e fibre collagene. Le fibre elastiche sono allineate in direzione radiale e orientate perpendicolarmente al margine libero del foglietto valvolare. Le fibre collagene sono parallele al margine libero, e orientate in direzione circonferenziale.

Figura 2.9: Rappresentazione schematica dei differenti strati dei foglietti valvolari. La lamina fibrosa si presenta corrugata e questa proprietà facilita l’allungamento in direzione radiale.


Il versante arterioso e quello ventricolare delle cuspidi si continuano con le rispettive pareti aortica e ventricolare e non c’e un punto di demarcazione preciso, ma la superficie endoteliale forma come un continuum tra i lembi valvolari e le rispettive pareti aortica e ventricolare.
Le cellule endoteliali hanno una forma allungata e si dispongono normalmente con l’asse maggiore parallelo all’asse di maggior stress, cioè quello del flusso ematico. Sulle cuspidi si arrangiano secondo un pattern circolare e perpendicolare al flusso. Ciò dimostra che il maggior stress subito dalla valvola è in direzione circolare e perpendicolare al flusso 7.
Contrariamente a quanto creduto in passato è stato dimostrato da alcuni autori che le cuspidi valvolari sono irrorate da vasi presenti alla base della cuspide, oltre che attraverso diffusione, e che hanno innervazione sensitiva 8.






1 Anderson RH, Devine WA, Ho Sy, et al. The myth of the aortic anulus: the anatomy of the subaortic outflow tract. Ann. Thorac. Surg. 1991; 52: 640.

2 Zimmerman J. The functional and surgical anatomy of aortic valve. Isr J Med sci 1969; 5: 862-866.

3 Sutton III John P, Ho Siew Yen, Anderson Robert H. The forgotten interleaflet triangols: a review of the surgical anatomy of the aortic valve. Ann Thorac Surg 1995; 59: 419-427.

4 Brewer RJ,Deck JD, Capati B, Nolan SP. The dinamyc aortic root: its role in aortic valve fuction. J thorac cardiovasc surg 1976; 72: 413-417.

5 Berdajs Denis, Lajos Patonay, Turina Marko. The anatomy of aortic root. Cardiovascular surgery 2002; 10: 320-327.

6 Kunzelman Karyn S, Grande Jane K, David Tirone E, Cochran RP, Verrier Edward D. Aortic root and valve relashinships: impact on surgical repair. J thorac cardiovasc surg 1994; 107: 162-170.

7 Deck JD. Endothelial cell orientation on aortic valve leaflets. Cardiovasc res 1986; 20: 760.

8 Schoen Frederick J. Aortic valve Structure- function correlation: role of elastic fibers on longer a stretch of the imagination. J of heart valve dis 1997; 6: 1-6.




Capitolo 3_______________________________

Proprieta’ bio-meccaniche della valvola aortica

Le proprietà della valvola aortica devono essere tali da consentire l’apertura delle cuspidi con minime differenze di pressione transvalvolare, e la loro completa chiusura con minime inversioni di flusso.
Sebbene queste richieste funzionali possano sembrare semplici, le proprietà meccaniche devono assicurare resistenza e funzionalità nel tempo. La caduta di pressione attraverso la valvola genera uno stress di grande intensità sulle cuspidi che viene distribuito allo scheletro fibroso delle strutture anatomiche circostanti ¹.
I lembi dimostrano proprietà anisotrope poiché tensioni distribuite egualmente sulle cuspidi non permetterebbero una corretta chiusura durante la diastole. Infatti, sono le differenze nelle proprietà tensive che consentono alle cuspidi di allungarsi durante la chiusura determinando la coaptazione dei margini liberi. La distribuzione della tensione avviene sia in direzione radiale che circonferenziale. Il vettore radiale è perpendicolare al flusso ematico, quello circonferenziale è parallelo. La rigidità circonferenziale è proporzionale alla rigidità radiale. Quindi queste proprietà anisotrope permettono alle cuspidi di allungarsi in direzione radiale, mentre i movimenti verso il basso sono relativamente limitati. In più la lamina fibrosa della cuspide è corrugata e questa proprietà permette alla fibrosa un maggiore allungamento in direzione radiale. Tutte queste proprietà facilitano e rendono più efficiente la coaptazione delle cuspidi durante la diastole (fig. 3.1).


Figura 3.1: Rappresentazione schematica dei differenti strati dei foglietti valvolari. La lamina fibrosa si presenta corrugata e questa proprietà facilita l’allungamento in direzione radiale.


Sebbene la lamina fibrosa sia la principale struttura di scarico, essa non viene risparmiata dallo stiramento. La lamina ventricularis causa la rigidità in direzione circonferenziale. Lo stress maggiore è orientato in direzione radiale, quindi anche le cellule endoteliali sulla lamina fibrosa sono orientate in direzione radiale. La maggior parte delle tensioni interessano l’interfaccia tra i due margini di coaptazione delle cuspidi. Diversi fattori possono ridurre questo stress tensivo: il mutuo supporto tra le cuspidi durante la coaptazione, in cui ogni cuspide riduce lo stress dell’altra. Questi stress sono distribuiti lungo i margini delle cuspidi e agli angoli delle commissure.
Inoltre, un ulteriore riduzione dello stress è determinata dall’interazione dei seni di Valsalva nel contesto della cuspide. Infatti i seni di Valsalva cambiano il loro raggio di curvatura con una riduzione di circa il 16% tra sistole e diastole 3. Questo cambiamento del raggio di curvatura determina una distribuzione delle tensioni sulle cuspidi che è in accordo con la formula di Laplace. La coaptazione dei lembi in diastole determina la formazione di una piegatura interna in ogni cuspide, a livello dei punti di giunzione commissurale e una curvatura esterna della parete aortica fra le commissure, a livello dei seni. Ciò fa diminuire il raggio di curvatura della parete aortica del seno con ripartizione delle tensioni in ogni seno durante la diastole.
Questi meccanismi di riduzione dello stress sono fondamentali per la durata della funzionalità valvolare. Se sono presenti alterazioni, quali difetti di coaptazione o anomalie anatomiche congenite, il normale meccanismo di riduzione delle tensioni non può più funzionare correttamente. La riduzione delle tensioni è importante perché il danno endoteliale sui foglietti valvolari è direttamente proporzionale a queste tensioni. I processi di turnover delle cellule endoteliali e dell’attività fibroblastica, determinano l’incorporazione di calcio, che diminuisce ulteriormente l’efficienza di questo meccanismo. L’incapacità a controllare questi stress efficacemente spiega perché anomalie cuspidali causano il progressivo deterioramento valvolare.

Meccanica valvolare

L’apertura e la chiusura della valvola aortica costituiscono un meccanismo passivo che risponde alle fluttuazioni pressorie che avvengono durante il ciclo cardiaco, e alle differenze di pressione esistenti tra ventricolo sinistro e aorta. Sebbene le variazioni pressorie durante il ciclo cardiaco possano creare alcuni cambiamenti nelle strutture della valvola, che facilitano apertura e chiusura, il fattore più importante rimane la differenza di pressione tra ventricolo sinistro e aorta. In circostanze normali le cuspidi valvolari oppongono una scarsa resistenza al flusso, e la gravità che agisce sui lembi valvolari è uguale a quella che agisce sul sangue a valvola chiusa4. La corretta funzionalità dipende dalla rapidità con cui le cuspidi si chiudono in risposta a minime sollecitazioni .

Meccanismo d’apertura valvolare

Durante la diastole, la differenza di pressione esistente tra aorta e ventricolo determina una tensione che agisce sulla superficie delle cuspidi. Questo stress causa un restringimento della base durante la fase centrale di apertura valvolare. In più le proprietà elastiche del root aortico contribuiscono alla diminuzione del diametro. Durante la tele-diastole, quando il sangue riempie il ventricolo, si determina un’espansione del root aortico del 12% circa, 20-40 millisecondi prima dell’apertura valvolare. La dilatazione della radice aortica, da sola, è responsabile di circa il 20% dell’apertura valvolare 7. Mentre la pressione aumenta nel tratto d’efflusso del ventricolo, la tensione attraverso le cuspidi diminuisce. Poiché la pressione continua ad aumentare, la differenza di pressione tra aorta e ventricolo diventa minima. A questo punto, senza la riduzione del diametro del root a livello dei punti di giunzione dovuto alla ridistribuzione della tensione durante la diastole, il root aortico si espande determinando la rapida apertura valvolare all’inizio della fase di eiezione. L’ eiezione avviene con un movimento attivo ascendente che determina lo stiramento delle cuspidi, così che l’angolo alle loro basi diventa più acuto. Questi meccanismi permettono alla valvola di aprirsi rapidamente opponendo la minima resistenza all’eiezione 8.

Meccanismo di chiusura valvolare

La chiusura delle cuspidi aortiche è uno dei meccanismi più eleganti della meccanica valvolare 9. La principale teoria (vortex theory) identifica nei seni di Valsalva le strutture cardine in questo meccanismo. Infatti essi funzionano come reservoir di sangue e favoriscono la formazione dei piccoli vortici. Questi vortici determinano la completa espansione delle cuspidi valvolari. Grazie alla presenza di questo spazio tra la superficie cuspidale e la parete aortica, durante l’inversione di flusso, alla fine della sistole avviene la rapida chiusura valvolare (fig. 3.2).


Figura 3.2: immagine schematica del root aortico. In evidenza il meccanismo di apertura e chiusura delle cuspidi valvolari.


Durante l’eiezione, avviene una decelerazione del flusso che crea delle turbolenze con sviluppo dei vortici. Questi piccoli mulinelli si spostano gradualmente dalla base, verso il margine della cuspide e la parte superiore del seno. Alla fine della sistole il flusso comincia a rallentare e diminuisce il gradiente attraverso la valvola. Nell’ultima parte della fase eiettiva, prima della chiusura valvolare, i vortici spingono il rigonfiamento dei seni di Valsalva al centro dell’aorta, e l’angolo alla base della cuspide diventa più ottuso e arrotondato. È chiaro quindi come il meccanismo di chiusura della valvola aortica cominci durante l’eiezione con lo sviluppo dei vortici che innescano la chiusura delle cuspidi. Quando scompare la differenza di pressione tra il tratto di efflusso del ventricolo sinistro e l’aorta, una piccola inversione di flusso determina quindi la definitiva chiusura valvolare.

Emoreologia

Il flusso ematico attraverso la valvola aortica è di tipo pulsatile e si differenzia da quello laminare di un fluido ideale che attraversa un condotto. Lo studio delle caratteristiche del flusso attraverso il root aortico è difficoltoso a causa delle differenze sia nelle componenti anatomiche al di sopra e al di sotto della valvola, che variano da individuo a individuo, sia per le differenze nella dinamica valvolare che nella forza eiettiva. Pur riconoscendo queste limitazioni, possono essere descritte alcune delle caratteristiche reologiche del flusso normale. Quando il ventricolo inizia a contrarsi, all’interno delle camere aumenta la pressione ematica. L’aumento di pressione spinge il sangue attraverso il tratto d’efflusso e la velocità cresce fino a determinare l’eiezione attraverso la valvola aortica. Il tratto d’efflusso agisce da imbuto, incrementando la velocità del flusso. Quando il sangue passa dalla valvola aortica, relativamente fissa, alla porzione tubulare dell’aorta, più grande, si sviluppa un flusso con profilo laminare. L’eiezione ventricolare produce un profilo della velocità di picco sistolico che varia a seconda della localizzazione lungo la parete aortica e durante l’eiezione. Questo profilo diventa più blando alla fine dell’eiezione. Normalmente, la superficie dell’ orifizio aortico è minore di quella dell’aorta, quindi il pattern del flusso in eiezione, interagisce con la colonna di sangue lungo la parete aortica che ha una velocità relativamente bassa. Questa interazione del sangue che si muove a differenti velocità crea delle turbolenze 10. E’ normale che queste si creino, e la loro entità è direttamente proporzionale sia alla velocità del sangue in eiezione, sia all’interfaccia che si determina tra il sangue proveniente dal ventricolo e il sangue in aorta, a velocità diverse.
Quando il sangue passa attraverso l’orifizio valvolare, la posizione delle cuspidi aiuta a ridurre le turbolenze, mascherando la dilatazione dei seni e producendo un root aortico di diametro pressoché uniforme (cilindrico). Quindi, in circostanze normali, l’orifizio valvolare è poco più piccolo dell’aorta. Una volta che, il profilo di flusso raggiunge la parete aortica, l’interazione tra il sangue stagnante e il sangue ad alta velocità viene meno, le turbolenze diminuiscono. E’ questa interazione tra il sangue ad alta velocità e quello a bassa velocità causa un trasferimento di energia che contribuisce alla formazione di queste turbolenze. Questa densità di energia è trasferita alle strutture circostanti, particolarmente all’endotelio dell’aorta, e può dare inizio al danno dell’ intima, producendo ispessimento intimale e deposizione di piastrine con conseguente trombosi 11.
Alterazioni emoreologiche si hanno nei soggetti valvulopatici, in cui la viscosità ematica e il tasso di fibrinogeno plasmatico sono aumentati. Queste alterazioni sono correlate con l’aumento degli accidenti tromboembolici nei soggetti con valvulopatie 12.





1 Broom ND: The third George Swanson Christie memorial lecture. Connettive tissue function and malfunction: a biomechanical persperctive. Pathology 1988; 20: 93.
2 Broom N, Christie, GW: The structure/function relationship of fresh and glutaraldehyde-fixed aortic valve leaflets, in Cohn L, Gallucci V (eds): Cardiac Bioprostheses: Proceedings of the 2nd International Symposium. New York, Yorke Medical, 1982; p 477.
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4Zimmerman J: The functional and surgical anatomy of the aortic valve. Isr J Med Sci 1969; 5:862.
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6 Thubrikar M, Harry R, Nolan SP: Normal aortic valve function in dogs. Am J Cardiol 1977; 40:563.
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8 Mercer JL: The movements of the dog's aortic valve studied by high speed cineangiography. Br J Radiol 1973; 46:344.
9 Jones CJ, Sugawara M: "Wavefronts" in the aorta—implications for the mechanisms of left ventricular ejection and aortic valve closure. Cardiovasc Res 1993; 27:1902.
10 Segadal L, Matre K: Blood velocity distribution in the human ascending aorta. Circulation 1987; 76:90.
11 Von Bernuth G, Tsakiris AG, Wood EH: Effects of variations in the strength of left ventricular contraction on aortic valve closure in the dog. Circ Res 1971; 28:705.
12 Koppensteiner R, Moritz A, Moidl R, et al: Blood rheology in patients with native heart valve disease and after valve replacement. Am J Cardiol 1998; 81:250.






Capitolo 4______________________________


Dinamica del root aortico

Il root aortico è una complessa struttura che per la sua posizione anatomica è sottoposta, con la sua componente prossimale, alle condizioni emodinamiche del ventricolo sinistro e, con la sua componente distale, alle condizioni emodinamiche dell’aorta. La configurazione del root aortico è quindi soggetta a delle variazioni dimensionali che seguono temporalmente le fasi del ciclo cardiaco. La conoscenza della dinamica della radice aortica è di fondamentale importanza per qualsiasi approccio chirurgico, soprattutto per le tecniche di valve sparing che necessitano di una profonda conoscenza dell’anatomia funzionale del root aortico 1-3. Leonardo Da Vinci 4 per primo descrisse l’importanza dei seni di Valsalva nella dinamica della radice aortica e nel corso degli anni numerosi studi hanno evidenziato come la normale dinamica di tutte le componenti sia indispensabile per una corretta funzionalità della valvola. Nel 1976 Brewer et al. 5 descrissero l’espansione del root aortico a livello commissurale come parte essenziale nel meccanismo di apertura valvolare e per ridurre lo stress da taglio sulle cuspidi. Tubrikar et al 6, nel 1977, dimostrarono, su un modello animale, che questa espansione inizia prima dell’eiezione. Inoltre altre caratteristiche sulla deformazione dinamica e sulla torsione del root aortico sono state descritte recentemente da Dagum et al 7. Tuttavia, ancora oggi alcuni aspetti di questo meccanismo rimangono non del tutto chiariti.

Anatomia del root aortico durante il ciclo cardiaco

Durante la fase telediastolica il root aortico assume la forma di un tronco cono: la superficie a livello basale è maggiore rispetto a quella livello commissurale e della giunzione sinotubulare ( rispettivamente del 51,6 ± 2 % e del 48,8 ± 3,9 %). Questa differenza ai diversi livelli tende a diminuire durante la fase di eiezione, assumendo una forma più cilindrica. Il root aortico inizia ad espandersi prima dell’eiezione, contrazione isovolumetrica, durante la quale si verifica il 36,7 ± 3,9 % dell’aumento totale del volume della radice aortica. In questa fase, il root aortico inizia ad espandersi prima a livello della base e delle commissure, poi a livello della giuzione sinotubulare e dell’aorta ascendente. Questa espansione della base della radice aortica è associata ad un movimento di immersione del root nel ventricolo sinistro e, ambedue, contribuiscono alla riduzione di circa il 15-20% dell’energia eiettiva, oltre che all’apertura della valvola (già descritta). L’eiezione può essere divisa in due fasi: durante la prima che corrisponde al primo terzo, si ha la massima espansione del root aortico. Nella seconda fase il volume della radice aortica tende a diminuire. Durante l’eiezione i rapporti tra diametri e superfici ai diversi livelli cambia. Varia anche il rapporto tra l’area a livello basale e a livello commissurale che diminuisce. Quindi la forma del root aortico cambia durante la fase di eiezione divenendo più cilindrica. Le variazioni percentuali di questi parametri sono riportati in tabella 4.1.

Tabella 4.1: variazioni percentuali delle superfici a diversi livelli e del volume del root aortico nelle diverse fasi del ciclo cardiaco.
  IVC 1/3 Ejec.
 2/3 Ejec.
 IVR Mid-diast. End-diast.
 Total espan.
 Base % 50.7 49.2 -54.4 -44.1 -18.9 17.5 29.8
 Sinus %
 35.8 64.2 -74.9 -31.0 -6.3 12.2 38.4
 Comm. %
 32.8 67.1 -66.6 -29.4 -8.6 4.7 63.7
 STJ %
 13.8 86.0 -68.0 -14.2 -17.5 -0.2 37.1
 Ao asc. %
 6.6 93.3 -64.3 -10.9 -18.2 -6.4 26.3
 Volume %
 36.7 63.3 -53.1 -39.1 -19.0 11.3% 33.7

IVC= Isovolumetric Contraction
IVR= Isovolumetric Relaxation


Dinamica del root aortico durante il ciclo cardiaco

Come riportato in tabella 4.1, il volume della radice aortica aumenta del 33.7 % durante il ciclo cardiaco. Il root raggiunge la massima espansione durante la prima fase dell’eiezione, a questa espansione segue una progressiva riduzione del volume, dapprima lenta, e poi più rapida fino a metà diastole. In tele diastole le dimensioni variano nuovamente: la base e le commissure tendono a dilatarsi, la giunzione sinotubulare e l’aorta ascendente tendono a diminuire la loro area, così il root aortico assume la forma di un tronco cono.

Dinamica durante la contrazione isovolumetrica

Durante questa fase si ha una riduzione del diametro a livello dell’anulus e della giunzione sinotubulare. A livello anulare la riduzione maggiore si ha a livello del settore corrispondente al seno coronarico sinistro. Mentre quella minore si ha a livello del settore del seno non coronarico. Al contrario la contrazione circonferziale a livello della giunzione sinotubulare è simmetrica in tutti i settori. Si ha inoltre una riduzione dell’asse longitudinale simmetrica in tutti i settori del root aortico, e una deformazione torsionale elastica.
L’anulus e la giunzione sinotubulare, durante questa fase, subiscono successivamente una rapida espansione con allungamento dell’asse longitudinale della radice aortica. L’espansione circonferenziale dell’anulus non è uniforme in tutti i punti. Questo evidenzia le differenze strutturali nelle diverse porzioni anulari e delle strutture circostanti, con diverse proprietà elastiche. La porzione di anulus corrispondente al seno non coronarico e a parte del coronarico sinistro, è in rapporto con le strutture fibrose (continuità mitro-aortica e parte membranosa del setto). Mentre la parte destra è in rapporto con la parte muscolare del setto interventricolare e la restante parte di sinistra con la parete posteriore del ventricolo sinistro. Al contrario nella porzione tubulare del root l’espansione longitudinale e circonferenziale è uniforme in tutti i settori durante la contrazione isovolumetrica. È stata dimostrato che volume telediastolico (VTD) e valore massimo di dP/dt del ventricolo sinistro sono correlate significativamente con l’espansione del settore anulare sinistro del root durante la contrazione isovolumetrica (IVC):

espansione del settore anulare sinistro durante IVC = (0.067±0.0015) x VTD + (0.036±0.0012) x dP/dt


La stessa correlazione, invece, non è stata dimostrata per gli altri settori dell’anulus.
L’espansione dei settori sinistro e destro della giunzione sinotubulare (L-STJ e R-STJ) sono proporzionali al volume telediastolico:

espansione della L-STJ durante IVC= (0.025±0.009) x VTD + (3.1±1.3)

espansione della R-STJ durante IVC= (0.028±0.009) x VTD + (4.1±1.1)


La stessa correlazione non e stata evidenziata per la regione corrispondente al seno non coronarico.

Dinamica durante l’eiezione

Nella fase di eiezione la parte muscolare dell’anulus si contrae mentre la porzione tubulare del root continua a espandersi. Mentre la parte fibrosa si contrae meno. In questa fase l’unico parametro correlato con l’espansione del root aortico è la frazione di eiezione:

Contrazione del settore sinistro dell’anulus durante l’eiezione = (40.4±8) x EF
Contrazione del settore destro dell’anulus durante l’eiezione = (29.4±7) x EF
Contrazione del settore non coronarico dell’anulus durante l’eiezione = (17.4±6.8) x EF


Esiste anche una correlazione tra il valore massimo di dP/dt (dP/dtmax) e le variazioni della tensione elastica trasversale o “shear stress” . E seguendo i modelli lineari generali (Pleft= 0.004; Pnc= 0.05; Pright=0.02 ) si ottiene:

“Shear stress left” nel root aortico durante l’eiezione = (0.00342±0.00104) x dP/dtmax
“Shear stressnc” nel root aortico durante l’eiezione = (0.00103±0.00040) x dP/dtmax
“Shear stressright” nel root aortico durante l’eiezione = - (0.00037±0.00017) x dP/dtmax


Come si può vedere dalle equazioni precedenti lo “shear stress” è direttamente correlato al dP/dt massimo e ad un coefficiente di regressione. Quest’ultimo è negativo nella regione che corrisponde al seno coronarico destro. Ciò implica che in questa regione il root subisce un aumento della deformazione in senso orario durante l’eiezione, in quanto il dP/dt a livello del ventricolo sinistro è minore. Mentre, al contrario, nelle altre porzioni è maggiore, quindi la deformazione elastica sarà in senso orario.
La deformabilità del root in torsione nei settori destro e sinistro sono funzione della pressione di fine diastole (EDP) e del rapporto dP/dtmax. Mentre, nessun parametro emodinamico sembra influenzare significativamente la deformabilità in torsione della regione corrispondente al seno non coronarico 7. Il modello lineare generale per la torsione delle regioni destra e sinistra del root è il seguente:

Torsione del root aortico sinistro durante l’eiezione = (0.42 ± 0.12) x EDP + (0.0050 ± 0.0013) x dP/dtmax

Torsione del root aortico sinistro durante l’eiezione = -(0.12 ± 0.003) x EDP -(0.0007 ± 0.0004) x dP/dtmax


Nel range di valori che la EDP e il rapporto dP/dt può assumere, la deformabilità in torsione, prevista da questo modello, sarà da 9.3 ± 2.5° a 29.9 ± 8.1° in senso orario nella regione di sinistra, e da 2.0 ± 0.7° a 6.3 ± 2.2°.





1 David TE. Aortic root aneurisms: remodeling or composite replacement? Ann Thorac Surg 1997; 1564-1568.


2 Yacoub MH, Gehle P, Chandrasekaran V, Birks EJ, Child A, Radley-Smth R. Late results of a valve sparing operation in patient with aneurism of ascending aorta and root. J Thorac Cardiovasc Surg 1998; 115: 1080-1090.

3 Leyh RG, Schmidke C, Sievers HH, Yacoub MH. Opening and closing characterics of the aortic valve after different types of valve preserving surgery. Circulation 1999; 100: 2153-2160.

4 Robicksek F. Leonardo Da Vinci and the sinus of Valsalva. Ann Thorac Surg 1991; 52: 328-335.

5 Brewer RJ, Deck JD, Capati B, Nolan SP. The dynamic aortic root: its role in aortic valve function. J Thorac Cardiovasc Surg 1976; 72: 413-417.

6 Thubrikar M, Harry L, Nolan SP. Normal aortic valve function in dogs. Am J Cardiol 1977; 40:563-568.

7 Dagum P, Green P, Nistal FJ, Daughters GT, Timek TA, Foppiamo LE, Bolger AF, Ingels Jr NB, Miller DC. Deformational dynamics of aortic root: modes and phisyologic determinants. Circulation 1999; 100 (suppl II): 1154- 1162.




Capitolo 5_______________________________


Patologie del Root aortico suscettibili di una chirurgia conservativa


La competenza della valvola aortica dipende dalla presenza di normali rapporti anatomici tra le varie componenti del root. Non è difficile capire, quindi, come una patologia dell’aorta ascendente o del root aortico possa determinare un’insufficienza valvolare anche in presenza di una valvola aortica strutturalmente normale (fig. 5.1).


Figura 5.1: insufficienza aortica dovuta a dilatazione del root


Un’insufficienza aortica può essere l’esito della dilatazione di un singolo seno di Valsalva che compromette la funzione di un singolo lembo valvolare. Anche una dissezione aortica può determinare lo sviluppo di un’insufficienza valvolare; questo si verifica quando il processo determina alterazioni commissurali. In fine, aneurismi dell’aorta ascendente, anche con l’interessamento della sola giunzione sinotubulare, può determinare lo stiramento delle commissure valvolari a questo livello con sviluppo di un’incontinenza valvolare aortica. Inoltre un’ectasia anulare associata o meno a dilatazione dei sni di Valsalva (come nella Sindrome di Marfan) può determinare insufficienza aortica. Tipicamente in tutte queste situazioni patologiche, i lembi aortici sono normali, almeno nelle fasi iniziali della processo patologico. Attraverso gli interventi di chirurgia conservativa vi è la possibilità di risparmiare la valvola native, sostituendo la porzione di root interessata. Con il progredire del processo patologico, comunque, la struttura valvolare sarà comunque danneggiata e quindi non più idonea alle tecniche di valve sparing 1. Una insufficienza aortica secondaria a dilatazione di una componente del root aortico si manifesta con un “jet centrale” all’ecografia. Questo jet, con il passare del tempo può provocare il prolasso di qualche cuspide e quindi può alterare la struttura valvolare. In questo caso oltre il valve sparing deve essere associata una riparazione valvolare.

Condizioni patologiche “Target” della chirurgia conservativa

La chirurgia conservativa del root aortico è indirizzata essenzialmente a quelle condizioni patologiche che interessano le varie componenti che compongono la radice e in cui l’insufficienza valvolare o la dilatazione aneurismatica non sia accompagnata da significative alterazioni strutturali. Recentemente alcuni autori tendono a conservare anche valvole strutturalmente alterate (valvole bicuspidi). Queste condizioni sono rappresentate da:
  • Aneurismi isolati dell’aorta ascendente: in questo caso la dilatazione può coinvolgere la giunzione sinotubulare e quindi l’insufficienza aortica è il risultato dello stiramento delle commissure. Con il progredire della dilatazione dell’aorta ascendente, le cuspidi vengono letteralmente spinte fuori dal punto centrale di coaptazione. L’ulteriore progressione determinerà un interessamento secondario dell’anulus (ectasia anulare) (fig. 5.2).

Figura 5.2: insufficienza aortica dovuta a dilatazione dell’aorta ascendente e coinvolgimento della giunzione sinotubulare.


Questa è la condizione che si presenta spesso nelle dilatazioni di natura aterosclerotica, e che spesso coinvolgono anche l’arco arco aortico oltre all’aorta ascendente. È evidente anche che la progressione della patologia sia in direzione distale che prossimale, il che porterà ad un coinvolgimento sempre più esteso dell’aorta. Questo è agevolato sia da tutte le condizioni predisponenti, come tutti i fattori di rischio per la patologia aterosclerotica (fumo, dislipidemie, predisposizione genetica, diabete), sia dalle condizioni emodinamiche che si generano all’interno della dilatazione aneurismatica 2-3(Tipo Ia).

  • Aneurismi dei seni di Valsalva: in questo caso possono essere coinvolti tutti i seni con contemporaneo interessamento della giunzione sinotubulare, senza però determinare la dilatazione dell’anulus o con minima dilatazione. In altri casi è coinvolto un solo seno di Valsalva che si presenta aneurismatico, mentre gli altri seni, così come la giunzione sinotubulare sono del tutto normali. In questi casi può essere sufficiente ricostruire il root con un graft in cui sia stata preparata una lingua in Dacron per riparare il seno dilatato. In alcuni casi è necessaria anche una correzione dell’insufficienza valvolare che ne è risultata con anuloplastica subcommissurale. In altri casi in associazione con la dilatazione del seno vi è il prolasso di un lembo valvolare che può richiedere una riparazione (solitamente eseguita con una plicatura del margine libero della cuspide con una sutura continua in 6-0 PTFE) 4 (Tipo I b).
  • Aneurismi del root che coinvolgono l’anulus (ectasia anulo-aortica): questa è la condizione che si presenta spesso in malattie del connettivo come la sindrome di Marfan e le sindromi di Ehlers-Danlos. L’ectasia anulare è associata talvolta a lesioni a carico dell’aorta. Esse sono dovute ad una medionecrosi cistica, identica a quella delle altre malattie del connettivo, che determina la dilatazione del root e dell’anello valvolare aortico. In questi pazienti dapprima la dilatazione interessa tutto il root eccetto le cuspidi valvolari che sono spesso intatte 6-7. L’indebolimento della media predispone anche alla lacerazione dell’intima e alla formazione di un ematoma intramurale che separa gli strati della media dando origine ad un aneurisma dissecante. La dissezione può interessare lunghi tratti di aorta e farsi strada attraverso la parete stessa. Il trattamento di questi pazienti può essere rappresentato dalla tecnica di reimpianto (David) o, meno di frequente, dal rimodellamento (Yacoub), tecnica indicata in assenza di insufficienza aortica, ed infine possibile associazione di riparazione valvolare (Tipo Ib).
  • Dissezioni aortiche: sono delle condizioni patologiche molto gravi determinate dalla rottura intimale, con successivo slaminamento delle strutture lamellari della tonaca media dell’aorta, da parte del sangue, con la formazione di un canale nello spessore del vaso ( fig. 5.3).

Figura 5.3: preparato istologico di ematoma intramurale (*)


Questo neo lume (falso lume) va spesso incontro a rottura con conseguenti emorragie massive. La dissezione aortica, spesso, non è accompagnata da dilatazioni significative; per questo la dizione “aneurisma dissecante” risulta impropria. L’alterazione più facilmente riconoscibile dal punto di vista anatomopatologico è la “degenerazione cistica della media”, detta anche impropriamente necrosi cistica, in quanto non presenta una vera e propria necrosi.
Un certo numero di dissezioni sono associate alla sindrome di Marfan e ad aneurismi dell’aorta ascendente (anurisma dissecante). Indipendentemente dalla causa, nella maggior parte delle dissezioni non è nota la causa della rottura intimale e dell’emorragia intraparietale. Quando si determina la rottura intimale, l’aumento della pressione ematica facilita sicuramente la progressione della dissezione all’interno della parete in senso anterogrado, verso l’arco aortico, o in senso retrogrado, verso la valvola aortica. In quest’ultimo caso, la propagazione della dissezione verso le commissure può provocare insufficienza aortica, in assenza di anomalie cuspidali significative. Anche in questi casi e proponibile un intervento di valve-sparing con sostituzione della porzione di aorta interessata e reipianto valvolare 8-10.
In altri casi è sufficiente la sola risospenzione della valvola aortica se non si procede alla sostituzione di tutto il root aortico.





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Capitolo 6_______________________________

Valve Sparing Operation and Aortic Root Reconstruction

Premesse
Il root aortico è un’unità anatomo-funzionale molto complessa strutturata in modo da adeguarsi alle condizioni emodinamiche del ventricolo sinistro e dall’aorta, rappresentando la porta di ingresso del sangue ossigenato alla circolazione sistemica. La sua funzionalità è legata ai normali rapporti esistenti tra le strutture che lo compongono, e alle sue caratteristiche ultrastrutturali, differenti nelle diverse regioni della radice aortica. È chiaro quindi, come l’alterazione di ogni singola componente influenzi la funzionalità di questo complesso emodinamico. La valutazione pre ed intraoperatoria di queste alterazioni è essenziale per la scelta della tecnica chirurgica.
Il tradizionale approccio chirurgico al paziente con patologie del root aortico, consistente nella sostituzione della regione di aorta interessata dal processo patologico con un condotto di materiale sintetico, sostituzione della valvola aortica con una protesi meccanica o biologica e reimpianto degli osti coronarici, per molti anni ha rappresentato il trattamento di scelta. Questa tecnica, anche nota come “Bentall-De Bono” ha ottenuto eccellenti risultati nel corso degli anni 1-2.
Tuttavia, la procedura di Bentall-De Bono, che fu descritta nel 1968, espone il paziente a tutti i problemi associati all’impianto di una valvola artificiale. Infatti, se da un lato valvole meccaniche offrono il vantaggio di una lunga durata funzionale, allo stesso tempo impongono al paziente l’assunzione di farmaci anticoagulanti con i rischi che ad essi sono associati. Le valvole biologiche non necessitano di una terapia anticoagulante, ma espongono il paziente al rischio di un reintervento, dopo circa 10-15 anni, associato ad una morbilità e mortalità maggiore. Nei casi in cui la patologia del root aortico è associata ad alterazioni significative della valvola aortica, la soatituzione con condotto valvolato rimane tutt’ora la procedura di scelta. Comunque, in pazienti con patologia del root aortico associata ad insufficienza valvolare, la valvola aortica può essere strutturalmente normale, o poco interessata dal processo patologico, e il rigurgito valvolare, in questo caso, è il risultato dell’allontanamento dei margini di coaptazione a causa della dilatazione della radice aortica. Aneurismi del root aortico, dissezioni aortiche o ectasie anulari, specialmente in pazienti con sindrome di Marfan e altre patologie del connettivo, rappresentano le situazioni più comuni in cui l’incompetenza valvolare non è associata ad alterazioni strutturali significative. La presenza di una valvola aortica normale offre la possibilità di risparmiare la valvola durante l’intervento e, allo stesso tempo, di sostituire la porzione di aorta aneurismatica o dissecata. L’interesse per le procedure di “aortic valve sparing” è in crescita negli ultimi dieci anni, per tutti i vantaggi che derivano dalla conservazione della valvola nativa.

Tecnica di reimpianto della valvola aortica ( T. David procedure)

La tecnica di reimpianto è stata descritta per la prima volta da Tirone E. David e Christopher M. Feindel nel 1992 3. Questi autori pubblicarono una serie di 10 casi trattati con “ un intervento di valve sparing in pazienti con insufficienza aortica e aneurisma dell’aorta ascendente”.
Questa tecnica, conosciuta come Tirone David I (TD I) consiste nel reimpianto della valvola nativa all’interno di un graft in Dacron. In questa procedura, vengono isolati gli osti coronarici insieme a dei bottoni di tessuto aortico, e il root viene inciso a 4-5 mm dalla base di attacco delle cuspidi alla parete aortica. La valvola aortica viene reimpiantata all’interno di un graft in Dacron attraverso delle suture a U con pledget passanti al di sotto dell’anello valvolare. Quindi le commissure vengono ri-sospese all’interno del graft in modo da ricostruire la morfologia semilunare della regione di attacco di ogni cuspide all’interno della protesi vascolare. La procedura viene poi completata attraverso l’anastomosi dei bottoni coronarici alla parete del graft e l’anastomosi distale del condotto all’aorta ascendente (Fig. 6.1).

Figura 6.1: Tirone David I. La sequenza mostra le fasi più importanti della tecnica di valve sparing inizialmente descritta nel 1992 come tecnica di reimpianto. (a) resezione della radice aortica aneurismetica. (b) l’incisione viene effettuata lungo i margini dei pilastri commissurali e dei seni lasciando un residuo di parete aortica di 3-5 mm. Preparazione dei bottoni coronarici. (c) Le suture vengono passate al di sotto delle cuspidi, all’esterno attraverso le strutture fibrose della giunzione aorto-ventricolare. (d) Passare le suture attravesrso la base del condotto. Vengono quindi risospesi i pilastri commissurali e anastomizzate le coronarie.



I punti chiave di questa procedura sono:
  • la ricostruzione cilindrica dei seni di Valsalva (a lungo andare può influenzare negativamente l’integrità delle cuspidi aortiche che toccano la protesi durante l’apertura. Per ovviare a questo si può utilizzare il tubo di Valsalva).
  • il reimpianto delle coronarie all’interno del tubo cilindrico (può influenzare negativamente il flusso coronarico, ma non è stato dimostrato in letteratura)
  • la massima stabilizzazione della base del root aortico (anulus) per prevenire future dilatazioni.
  • minore sanguinamento rispetto alla tecnica di rimodellamento
La tecnica originale non descrive specificatamente la riparazione del restringimento a livello della giunzione sinotubulare.

Hvass et al, hanno riportato una variazione a questa tecnica di inclusione in cui la porzione prossimale della protesi viene inserita all’interno della radice aortica, proprio alla base dei seni (piuttosto che all’esterno come nel metodo di David), la parte distale del condotto viene suturata a tutto spessore alla parete aortica sezionata trasversalmente a livello della giunzione sinotubulare. Successivamente un altro condotto di diametro minore viene anastomizzato al precedente per la sostituzione dell’aorta ascendente; tuttavia questa procedura di “reimplantation” espone le cuspidi al contatto con il tubo in Dacron, e non assicura la stabilizzazione dell’anulus 4.

Rimodellamento Aortico (Yacoub Tecnique)


Nel 1993 Sarsam e Yacoub pubblicarono una casistica di dieci pazienti con insufficienza aortica trattati con la procedura che loro definirono “rimodellamento del root aortico” 5 (fig. 6.2).

Figura 6.2: “Aortic Remodeling” secondo Sarsam e Yacoub.


La prima versione della “Yacoub remodeling” consisteva nella riparazione dei tre seni di Valsalva utilizzando un graft in Dacron conformato a corona ( crown-shaped ), con successivo reimpianto dei bottoni coronarici. Questa procedura, però, non assicura la stabilizzazione dell’anulus (con possibili future dilatazioni) e non riduce la giunzione sinotubulare. Il vantaggio di questa tecnica è quello di mantenere una geometria dei seni il più naturale possibile con gli effetti già descritti sulle cuspidi. Successivamente, vennero descritte delle varianti da Yacoub che includono la riduzione sinotubulare e la ricostruzione dei seni per permettere un maggiore rigonfiamento all’esterno rispetto alla prima versione.
Nel 1995 David TE, Fendel CM e Bos J 6, descrissero un’evoluzione dell’originale tecnica di David. In questo lavoro descrivevano la riparazione del root aortico in due gruppi di pazienti attraverso due tecniche differenti. La prima era l’originale tecnica di reimpianto (Tirone David I), che fu utilizzata per pazienti con dilatazione della giunzione sinotubulare, distorsione/dilatazione dei seni di Valsalva ed ectasia anulare. Nell’altro gruppo venne utilizzata una procedura alternativa, denominata “Tirone David II”, che venne descritta come una procedura di rimodellamento, applicabile in pazienti senza ectasia anulare, nei quale il problema principale era la deformazione dei seni di Valsalva e della giunzione sinotubulare. In questi pazienti la ricostruzione venne eseguita attraverso la riparazione dei tre seni di Valsalva, e reimpiantando le coronarie. La procedura non prevede il rinforzo o la riduzione dell’anulus o il rimodellamento della giunzione sinotubulare, se non quella ottenuta attraverso la tripartizione in lembi dell’estremità prossimale del graft (fig. 6.3). La tecnica di rimodellamento “David II” è del tutto simile alla tecnica di Yacoub.


Figura 6.3: Tirone David II. (a) La parte prossimale del graft viene sagomata in forma tri-dentata. (b) Viene poi suturata ai seni dopo l’escissione della parete aortica aneurismatica. Vengono quindi anastomizzati i bottoni coronarici.


Reimpianto valvolare con ricostruzione di pseudo-seni: “Seattle tecnique”

Nel 1995, Cochran e colleghi, descrivono “una variante della procedura di Tirone David”, nella quale il reimpianto della valvola nativa è preceduto dalla preparazione di un condotto modificato, dando origine a “pseudo-seni” 7.
La Seattle tecnique è una tecnica di risparmio della valvola, con ricostruzione di neo-seni in cui la struttura del root viene ricostruita attraverso la riparazione dei tre seni di Valsalva con una speciale tecnica che permette loro di espandersi verso l’esterno; questo allo scopo di prevenire la concussione delle cuspidi valvolari contro la parete del condotto in Dacron (fig. 6.4).

Figura 6.4: Seattle Tecnique. (a) In questo metodo, la parte prossimale del graft viene sagomata (come in TDII) ma viene poi suturata in maniera continua a livello della base con suture al di sotto della base dell’aorta (come nella TDI) Questo causa il rigonfiamento nella regione dei seni riparati (pseudo seni). (b) Successivamente viene risospesa la valvola aortica e anastomizzati i bottoni coronarici.


In un root aortico normale, le cuspidi sono protette in quanto le variazioni dinamiche (espansione dei seni, allungamento delle cuspidi e del root) e le caratteristiche del flusso (correnti di Da Vinci) impediscono il contatto tra cuspidi e parete aortica. Questa tecnica include anche la stabilizzazione dell’anulus e il reimpianto delle coronarie. La parte prossimale del graft viene sagomata in modo da dare origine agli pseudo-seni.
Una procedura ibrida è quella di Van Son e colleghi che hanno trattato dilatazioni del root aortico di grado non severo in cui la ricostruzione del root viene eseguita con l’escissione a cuneo della parete dei seni di Valsalva ( dopo la preparazione dei bottoni coronarici) e successivo reimpianto della valvola all’interno di un graft in Dacron avendo particolare attenzione nel risospendere le commissure ad un altezza ottimale. Poi viene suturata la parte distale del graft e le anastomosi dei bottoni coronarici 8. Questa metodica ibrida di valve sparing assicura il controllo del diametro dell’anulus e della giunzione sinotubulare, previene il contatto tra le cuspidi e il tubo di Dacron, ma non assicura la stabilizzazione dell’anulus 9-10.


Rimodellamento del root con stabilizzazione dell’anulus (Tirone David III)


Nel 1996 Tirone David descrive un’altra variazione della sua tecnica di rimodellamento (TD II) chiamata “Tirone David III procedure” (fig. 6.5). La maggiore differenza dalla tecnica precedente sta nel fatto che l’anulus viene rinforzato con una striscia di teflon che, in concorso con la parte fibrosa della base aortica, ne consente la stabilizzazione. In questa tecnica il rimodellamento della giunzione sinotubulare dipende dal diametro del graft utilizzato.


Figura 6.5: Tirone David III. (a, b) Viene sezionata la porzione di aorta aneurismatica al disopra della giunzione sinotubulare. (c) Il root viene mobilizzato a livello della base e preparati i bottoni coronarici. (d) Una striscia di teflon viene utilizzata per ridurre e stabilizzare l’anulus con una sutura a punti staccati passante per le strutture fibrose alla base del root. (e) L’anulus , in questa figura è misurato con un misuratote esterno. (f, g) “Replacement del root” e”re-suspenction” dei pilastri valvolari. (h) Re-inserzione dei bottoni aortici nei rispettivi seni. La parte distale del graft viene anastomizzata all’aorta ascendente o ad un condotto di diametro minore per il rimodellamento sinotubulare.


El Khoury e colleghi hanno descritto un intervento simile ma in cui il rinforzo con la striscia in teflon viene fatto solo nel caso in cui l’anulus è significativamente dilatato; loro inoltre raccomandano di lasciare i seni intatti quando non coinvolti in processi di dissezione o dilatazione 11.

Ricostruzione della giunzione sinotubulare


Questa procedura consiste nella semplice riparazione dell’aorta ascendente con concomitante ricostruzione della giunzione sinotubulare e quindi, riparare la dilatazione che causa l’allontanamento delle cuspidi che altera il meccanismo di coaptazione. Questo metodo viene usato solo quando le cuspidi e i seni di Valsalva sono normali e l’anulus non è dilatato. Con questa tecnica, la valvola è ricostruita senza il reimpianto delle coronarie e riparazione dei seni. Non c’è stabilizzazione dell’anulus ed è il “Frater approach” (correzione della sola giunzione sinotubulare) ad amplificare la funzione della giunzione sinotubulare 12. T. David ha incluso questo concetto nell’aggiornamento del suo metodo di reimpianto (chiamato da Miller TD IV) in cui si seleziona un Graft in Dacron più grande di 4 mm rispetto alla dimensione previste, e su questo vengono eseguite delle plicature circonferenziali a livello della giunzione sinotubulare 13. La “Tirone David V o Miller I” è una tecnica di reimpianto che prevede l’uso di un graft di dimensioni ancora maggiori (+ 8 mm), su cui si eseguono delle plicature in basso e in alto in modo da aumentare il volume degli pseudoseni 13-14.
Recentemente Miller e Demers hanno descritto una ulteriore variante della Tirone David V in cui dopo aver ricavato la misura dell’ anulus, secondo l’originale formula di David e Feindels 3, viene scelto un graft di 6-8 mm più grande. La parte prossimale del graft viene impiantata a livello della giunzione ventricoloaortica, la valvola viene risospesa all’interno del graft, che essendo di dimensioni maggiori agevola la procedura e si procede al raimpianto delle coronarie. La parte distale viene poi sezionata trasversalmente al di sopra degli apici delle commissure e anastomizzata con un graft di dimensioni minori. Il diametro del graft distale viene selezionato in accordo con il diametro stimato della giunzione sinotubulare 3 che solitamente è pari al diametro di una aorta ascendente normale 15 (fig. 6.6).

Figura 6.6: (a sinistra) fotografia intraoperatoria della tecnica Tirone David V modificata da Miller. Freccia bianca: graft distale Freccia nera: graft prossimale. Punta di freccia: anastomosi coronaria sinistra. (a destra) Ecocardiografia trans-esofagea post operatoria. Punte di freccia: pseudoseni. Frecce: restringimento sinotubulare


La “Tecnica Jena” è stata descritta come un metodo ibrido in cui la radice aortica aneurismatica viene ricostruita attraverso delle plicature alla base del root. Vengono quindi escluse alcune porzioni di ciascun seno (a forma di “U”attorno agli osti coronarici e a “V” nella cuspide non coronarica) e la giunzione sinotubulare viene ricostruita con un condotto di dimensioni minori (26-28 mm). Questa tecnica ha il vantaggio di lasciare il tessuto della valvola nativa con cui la cuspide può entrare potenzialmente in contatto e preserva l’espansione dinamica e le proprietà di retrazione del root, ma non impedisce in seguito la dilatazione dell’anulus o della porzione di root nativo 16. Da alcuni anni sono disponibili alcuni condotti pre-modificati che riproducono la morfologia dei seni di Valsalva (Gelweave Valsalva, Sulzer Vascutek, Renfrewshire Scotland) e che possono essere utilizzati sia nella conservativa che sostitutiva (fig. 6.7)17.


Figura 6.7: immagine del nuovo condotto in Dacron che riproduce la morfologia dei seni di Valsalva



Rimodellamento root aortico (valve sparing) con ricostruzione e massima stabilizzazione della giunzione sinotubulare

Questo approccio innovativo, proposto da Hopkins, molto influenzato dalle procedure di David e Yacoub, rappresenta una variazione degli approcci di rimodellamento e valve-sparing proposte da questi autori (fig. 6.8).


Figura 6.8: Tecnica di Hopkins.


In questa procedura vengono riparati i tre seni e reimpiantate le coronarie. La base del root è rinforzata in senso circonferenziale da una striscia di teflon e da una sutura che passa al di sotto della base cuspidale e previene una futura dilatazione anulare; quindi applicabile ai pazienti con disordini del connettivo come la sindrome di Marfan. Dopo aver risospeso i pilastri commissurali, viene rimodellata la giunzione sinotubulare, che è approssimativamente del 15 % inferiore rispetto al diametro dell’anulus, scegliendo un condotto delle dimensioni della giunzione sinotubulare e ricreando i seni attraverso una tripartizione del graft con incisioni longitudinali (flanges) e successiva risospenzione valvolare, assicurando i pilastri commissurali e una porzione di parete aortica soprastante, un po’ più in alto all’interno delle aperture (slots) del graft. La giunzione viene rinforzata e ridotta con una striscia di Teflon, e questa riduzione si restaura una condizione emoreologica più vicina a quella normale e le correnti intra-root prevengono l’impatto delle cuspidi sul Dacron del graft. Questa tecnica è indirizzata alla riparazione di tutti le componenti del root , mentre nello stesso tempo viene risparmiata la valvola 18.

Controindicazioni all’aortic valve-sparing

In molte situazioni, in cui le cuspidi valvolari sono evidentemente non normali, l’aortic valve-sparing non può essere preso in considerazione. Valvole calcifiche o danneggiate da malattia reumatica, valvole i cui lembi presentano larghe fenestrazioni o che hanno subito un eccessivo allungamento cuspidale non possono essere reimpiantate. La riparazione di un singolo seno di Valsalva prolassato è possibile, la riparazione di più, invece, seni sembra inappropriata. La scoperta di valvole bicuspidi elastiche e ben funzionanti può far prendere in considerazione un intervento conservativo solo se il paziente è molto giovane, quindi la somministrazione di anticoagulanti sarebbe una grande limitazione alla qualità di vita. Ovviamente in questi soggetti i follow up devono essere ravvicinati nel tempo. In fine vi sono situazioni in cui sarebbe saggio per un chirurgo non eseguire un intervento di valve-sparing anche in presenza di una valvola aortica reimpiantabile. Infatti, queste procedure, richiedono lunghi tempi di CEC e clampaggio aortico, quindi, dovrebbero essere evitate in pazienti con una scarsa funzione ventricolare sinistra. Per le stesse ragioni, non si dovrebbero eseguire queste procedure quando il paziente necessita anche di altre complesse manovre chirurgiche.






1 Bentall HH, De Bono A. A technique for complete replacement of the ascending aorta. Thorax 1968; 23: 338-339.

2 Cabrol C, Pavie A, Mesnildrey P, Gandjbakhch I, Laughlin L, Bors V, Corcos T. Long results with total replacement of ascending aorta with reimplantation of coronary arteries. J Thorac Cardiovasc surg 1986; 91:17-25.

3 David TE, Feindel CM. An aortic valve sparing operation for patients with aortic incompetence and aneurism of the ascending aorta. J Thorac Cardiovasc Surg 1992; 103: 617-21.

4 Hvass U. A new tecnique for sparing dthe aortic valve in patient with aneurism of ascending aorta. J Thorac Cardiovasc Surg 2000; 119: 1048-1049.

5 Sarsam LAJ, Yacoub M. Remodeling of the aortic valve annulus.
J Thorac Cardiovasc Surg 1993;105:435–8.

6 David TE, Feindel CM, Bos J. Repair of aortic valve in patient with aortic insufficiency and aortic root aneurism. J Thorac Cardiovasc Surg 1995; 345-352.

7 Cochran RP, Kunzelman KS, Eddy AC, Hofer BO, Verrier ED. Modified conduit preparation creates a pseudosinus in an aortic valve-sparing procedure for aneurism of ascending aorta. J Thorac Cardiovasc Surg 1995; 109: 1049-1058.

8 Van Son JAM, Battelini R, Mierzwa M, Walther T, Autschback R, Mohr FW. Aortic root recostruction with preservetion of native aortic valve and sinuses in aortic root dilatation with aortic regurgitation. J Thorac Cardiovasc Surg 1999; 117: 1151-56.

9 Gelsomino S, Frassani R, Porreca L, Livi U, Aortic repair in Marfan’s syndrome: prevention of mechanical leafleat damage. Cardiovasc Surg 2001; 9: 299-301.

10 Svensson LG, Longoria J, Kimmel WA, Nadolny E. Management of aortic valve disease during aortic surgery. Ann Thorac Surg 2000; 69: 778-784.

11 El Khoury GA, Underwood MJ, Glineur D Derouck D, Dion RA. Recostruction of the ascending aorta and aortic root: experience in 45 consecutive patients. Ann Thorac Surg 2000; 70: 1246-50.

12 Frater RW. Aortic valve insuffiency due to aortic dilatation: crrection by sinus rimm adjustment. Circulation 1986; 74: I136-142.

13 Miller DC. Valve-sparing aortic root replacement in patients with Marfan syndrome. J Thorac Cardiovasc Surg 2003; 125: 773-778.

14 De Oliveira NC, David TE, Ivanov J, Armstrong S, Eriksson MJ, Rakowski H. Results of surgery for aortic root aneurism in patients with Marfan syndrome. J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 125: 796-8.

15 Demers P, Miller DC. Simple modification of “T. David V” valve sparing aortic root replacement to create graft pseudosinuses. Ann Thorac Surg 2004; 78: 1479-81.

16 Albes JM, Wahles T. Valve-sparing root reduction plasty in aortic aneurism: th “Jena” tecnique. Ann Thorac Surg 2003; 75: 1031-3.

17 De Paulis R, De Matteis GM, Nardi P, Colella DF, Bassano C, Tomai F, Chiarello L. One year appraisal of a new aortic root conduit with sinuses of Valsalva. J Thorac Cardiovasc Surg 2002;123:33-39.

18 Hopkins RA. Aortic valve leafleat sparing and salvage surgery: revolution of tecniques for aortic root recostruction. Eur J Cardiothorac Surg 2003; 24: 886-897.







Capitolo 7_______________________________

Metodiche per il Sizing

Gli interventi di “aortic valve sparing” o rimodellamento del root aortico, sono delle procedure chirurgiche complesse che richiedono, all’operatore, una profonda conoscenza dell’anatomia funzionale del root aortico e delle diverse componenti dell’apparato valvolare; abilità nel riconoscere anomalie anatomiche del root; capacità di giudizio nel selezionare la tecnica chirurgica appropriata; e, ovviamente, le capacità tecniche per eseguirla. Come in tutte le altre procedure chirurgiche, l’operatore dovrebbe attenersi quanto più è possibile ai principi scientifici e alle linee guida per le indicazioni chirurgiche; ma purtroppo, attualmente, “ la maggior parte delle tecniche di ricostruzione in cardiochirurgia, rappresentano più delle forme d’arte che di scienza” 1. Nelle procedure conservative, una delle tappe più importanti, ma anche una delle decisioni più difficili è la selezione del diametro del graft da utilizzare (Sizing) e la sua preparazione intraoperatoria (Tailoring). Negli anni sono stati descritti, dai diversi autori, differenti metodi per la scelta del diametro del graft negli interventi conservativi, che hanno generato, talvolta, vere e proprie diatribe tra gli stessi, per la scelta del metodo più idoneo (David Vs Morishita) 1-2-3. Innanzi tutto la scelta del diametro del condotto sarà differente nelle differenti procedure, sia di valve-sparing che di valve-reparing. In generale si useranno diametri minori negli interventi di valve-sparing in cui non si vada a ricreare anche la morfologia dei seni, mentre saranno maggiori in quelli che prevedono la loro ricostruzione. David et al, hanno focalizzato la loro attenzione sui rapporti anatomici delle varie componenti del root, misurate direttamente durante gli interventi chirurgici. I valori ottenuti in questo studio, misurati nel corso di dieci anni su più di duecento casi, sono riportati nel capitolo 2 nelle tabelle 7.1 e 7.2 4.

Tabella 7.1: dimensioni delle cuspidi aortiche.
  Destra Sinistra NC Media
 Altezza cuspidale 1.33±.06 1.39±.8 1.37±.04 1.36±.06
 Lungh. margine libero 3.30±.14 3.15±.14 3.27±.13 3.24±.13
 Perimetro cuspidale 7.94±.33 7.91±.35 8.08±.28 7.98±.31
 Area cuspidale 2.97±.17 3.09±.27 3.17±.18 3.07±.21

♠ espressa in cm ♥espressa in cm2


Tabella 7.2: Dimensioni del root aortico.

 Livello di sezione
 Superficie orifiziale ♥ Diametro misurato sul campione ♠ Diametro calcolato dalla superficie ♠ Spessore parietale ♠
 Stj1 3.40 ± 0.38 21.1 ± 1.0 20.0 ± 1.0 1.9 ± 0.2
 Stj0 2.98 ± 0.32 18.9 ± 0.9 19.3 ± 0.9 1.8 ± 0.2
 Sinus 4.49 ± 0.40 22.4 ± 1.7 23.7 ± 1.0 1.3 ± 0.1
 Base 4.24 ± 0.44 23.4 ± 1.2 23.0 ± 1.1 0.8 ± 0.1

♥ espressa in cm2 ♠ espressa in mm

Come si evince nelle tabelle 1 e 2 del capitolo 2, il diametro medio della giunzione sinotubulare è pari a 21.1 ± 1.0 mm e la lunghezza media del margine libero della cuspide è 32.4 ± 1.3 mm. Quindi, normalmente, il diametro della giunzione sinotubulare è approssimativamente pari al 70% della lunghezza del margine libero della cuspide aortica. Mentre il diametro dell’anulus è del 15-20% maggiore rispetto alla giunzione sinotubulare e del 30% rispetto all’altezza della cuspide.
In più questi autori hanno dimostrato una relazione tra l’ area delle cuspidi e l’area dell’orifizio del root a livello sinotubulare. Questa relazione lineare ha dimostrato un alto coefficiente di correlazione che oscilla tra 0.86 e 0.94. Questo ovviamente è difficilmente correlabile con le misure cliniche che possono essere rilevate. Quindi definirono una nuova variabile chiamata area analogica (AA) che, utilizzando delle misure facilmente rilevabili, ha dimostrato un coefficiente di correlazione ancora più alto (0.96). Il valore di AA è stato ricavato attraverso la seguente equazione:
AA= ½ x PHL
dove P è il perimetro cuspidale e HL è l’altezza cuspidale. Venne anche ricavata l’area analogica delle cuspidi sulle basi di questi rilevamenti clinici. Secondo questi risultati, l’appropriato diametro del root può essere calcolato combinando le seguenti tre equazioni. La prima è la relazione tra area orifiziale (OA) e diametro (D):
OA = π D2 / 4
La seconda è l’equazione di regressione calcolata attraverso la relazione esistente tra area orifiziale e area analogica cuspidale:
OA = - 0.18691 + 0.85933 (AA)
La terza è la definizione di area analogica:
AA = ½ . PHL
Quindi, sostituendo nella seconda, successivamente nella prima equazione e risolvendo, si ottiene il diametro del root a livello della giunzione sinotubulare come segue:
D = 0.740 √ (PHL)- 0.435.
Questi dati mostrano come esista una interrelazione tra le dimensioni delle varie componenti nel root normale e che queste possano essere ricavate attraverso delle semplici equazioni. Ovviamente il limite di questo studio sta nel fatto che non sempre negli interventi di valve-sparing le cuspidi sono del tutto sane, anzi spesso presentano lievi alterazioni e, l’anulus spesso presenta un certo grado di dilatazione. In più, questo metodo, non tiene conto delle variazioni che il diametro del root subisce ( con un aumento del 20% circa alle pressioni fisiologiche) in relazione alle variazione del ciclo cardiaco. L’osservazione dei rapporti esistenti tra le varie componenti del root è stata messo in evidenza da Matalanis nella descrizione del suo “approccio anatomico” al valve-sparing 5. Infatti in un root aortico normale, il diametro a livello sinotubulare e l’altezza cuspidale sono rispettivamente l’85% e il 70% del diametro anulare. La relazione tra margine libero e la giunzione sinotubulare è dettata da concetti di geometria di base:
PSTJ = π x D
dove P è il perimetro e D il diametro a livello sinotubulare. In posizione di chiusura, nella quale le cuspidi saranno spinte ad abbracciare al perimetro, quindi:
P ≈ 3 x FM
dove FM rappresenta la lunghezza del margine libero. Combinando la prima e la seconda equazione otteniamo che:
FM ≈ π/3 x D → FM ≈ D
In posizione di chiusura la cuspide si porta verso il centro quindi avremo:
FM ≈ 2 x R → FM ≈ D
dove R rappresenta il raggio ( fig. 7.).


Figura 7. : Interrelazione tra la lunghezza del margine libero delle cuspidi ed il raggio sinotubulare.


M.H Yacoub et al, in un loro lavoro, descrissero un metodo che era basato su i dati ottenuti dai loro studi retrospettivi, mettendo in evidenza il rapporto tra il perimetro e il diametro a livello della giunzione sinotubulare, assumendo che quest’ultima fosse tre volte la prima, misira che venne definita come diametro predetto.
Nel 1998 alcuni autori, partirono proprio da questi studi per descrivere un metodo chirurgico per la selezione del graft appropriato. Essi considerano ogni commissura come corrispondente all’apice di un triangolo equilatero, quindi la giunzione sinotubulare può essere considerata come la circonferenza all’interno della quale è iscritto questo triangolo.
Di conseguenza il diametro a livello sinotubulare sarà uguale a:
SD= 2 / √ 3 x CD
Nell’equazione sopra riportata, SD è il diametro della giunzione sinotubulare e CD la distanza tra due commissure. Gli autori, hanno messo in evidenza che il diametro del graft dovrebbe essere del 15% maggiore rispetto alla distanza intercommissurale. Questo metodo, ha ovviamente il vantaggio di essere fondato su basi geometriche, ma non tiene conto delle differenze esistenti tra le dimensioni dei seni e quindi delle distanze intercommissurali (pattern R>NC>L).
Nel 2002 gli stessi autori pubblicarono uno studio in cui, applicando il loro metodo per la predizione del diametro del root su cuori umani fissati in formalina e, misero in evidenza la validità, a loro giudizio, di questo metodo 3. In più misero in evidenza come la differenza nelle dimensioni di ciascun seno fosse importante nell’ indirizzare nelle operazioni di tailoring, in modo che questo rispettasse la geometria del root. Secondo questo studio, il metodo sopra esposto, avrebbe una correlazione più alta rispetto agli altri (la loro metodica e quella di Yacoub dimostravano correlazione maggiore della metodica di David) mettendo in luce anche le differenze esistenti nell’applicazione di questo metodo nelle diverse razze. Infatti la correlazione era maggiore nei cuori di donatori giapponesi rispetto a quelli caucasici. La limitazione di questo studio sta nel fatto che i valori vengono determinati non da reperti anatomici freschi, ma fissati e che quindi causano una sottostima del valore reale delle dimensioni e in più, non tiene conto della geometria dinamica del root aortico.


Conclusioni

Per la scelta del diametro adatto del graft, come abbiamo visto, sono state proposte differenti tecniche che dovrebbero permettero meglio cardiochirurghi di prendere la propria decisione riguardo il sizing durante gli interventi di valve sparing. Però è ovvio, che ciascun metodo rimane subordinato ad altri fattori che sicuramente devono essere analizzati. Inoltre, tali formule e calcoli richiedono tempo, il che non è consigliato durante l’arresto cardiplegico. È sbagliato anche considerare il root aortico come un tubo cilindrico e statico. Esso ha infatti una morfologia particolare che ne migliora le caratteristiche emodinamiche e ne assicura resistenza funzionale. In più la scelta del diametro protesico è subordinato al tipo di procedura chirurgica che si andrà ad utilizzare e in secondo luogo alle caratteristiche dell’operatore. Infatti sarà l’operatore, che a secondo della propria esperienza e abilità andrà a scegliere un diametro piuttosto che un altro.
Tirone David 1 e colleghi utilizzano graft non minori di 30-34 mm in modo da poter praticare una plicatura a livello basale che assicuri l’emostasi a livello basale, stabilizzi l’anulus e una plicatura distale (o in alternativa un graft di minori dimensioni) che vada a ricostituire la giunzione sinotubulare e delle condizioni emodinamiche il più vicino possibile a quelle fisiologiche.







1 David TE. Aortic Valve Sparing Operations. Ann Thorac Surg 2002;73:1029–30.

2 Kiyofumi Morishita , Tomio Abe, Johji Fukada, Hiroki Sato, Chikara Shiiro: A surgical method for selecting appropriate size of graft in aortic root remodeling. Ann Thorac Surg 1998; 65: 1795-6.

3 Morishita K, Murakami G, Koshino T, et al. Aortic root remodeling operation: how do we tailor a tube graft? Ann Thorac Surg 2002;73:1117–21.

4 Kunzelman Karyn S, Grande Jane K, David Tirone E, Cochran RP, Verrier Edward D. Aortic root and valve relashinships: impact on surgical repair. J thorac cardiovasc surg 1994; 107: 162-170.

5 George Matalanis. Valve-sparing aortic repair. An Anatomical approach. Heart Lung and Circulation 2004; 13 s; s13-s18.

6 Pepper J, Yacoub M. Valve conserving operation for aortic regurgitation. J Card Surg 1997;12(Suppl):151–6.








Capitolo 8_______________________________

Dinamica valvolare dopo differenti tecniche di aortic valve sparing.


Le caratteristiche di apertura e chiusura valvolare, che includono i pattern di modificazioni istantanee delle cuspidi valvolari e della parete del root durante il ciclo cardiaco, sono influenzate dalle diverse tecniche utilizzate, nell’ambito della chirurgia conservativa. Questi movimenti possono avere importanti implicazioni sulla durata della valvola conservata, sul flusso coronarico, sulla funzione ventricolare e, quindi, sui risultati a lungo termine.

Caratteristiche di apertura e chiusura valvolare

Nell’ambito della dinamica valvolare (fig 8.1), possono essere identificate, in successione, tre diverse fasi:
  • fase di apertura rapida
  • fase di chiusura lenta
  • fase di chiusura rapida.

Figura 8.1: caratteristiche di apertura e chiusura valvolare nelle fasi del ciclo cardiaco: (a-b) apertura rapida, (b-c) chiusura lenta, (c-d) chiusura rapida. RVOT: tempo apertura rapida; RVOC: velocità di chiusura rapida; D1: massima spostamento cuspidale durante l’ apertura; SCD: spostamento valvolare durante la chiusura lenta; D2: spostamento cuspidale prima della chiusura rapida; ET: tempo di eiezione.


Alcuni autori 1, attraverso uno studio ecocardiografico, condotto per via trans-esofagea, hanno messo in evidenza le differenze nei movimenti di apertura e chiusura valvolare dopo differenti tecniche chirurgiche conservative del root ( reimplantation senza e con la riparazione dei seni di Valsalva ). Successivamente questi dati sono stati comparati con le caratteristiche di apertura e chiusura di soggetti normali. Come si può osservare in figura 8.2, le caratteristiche di apertura e chiusura rapida nei soggetti trattati con valve-sparing secondo Yacoub (gruppo B) e nei soggetti normali (gruppo C o di controllo) sono molto simili. Il meccanismo di apertura in questi gruppi è regolare, con una velocità di apertura rapida (RVOT) molto simile (27.1 ± 10.9 cm/sec nel gruppo B e 20.9 ± 4.2 cm/sec nel gruppo C). La massima apertura valvolare nel gruppo di controllo avviene in media 14,5 msec dopo rispetto al gruppo B. Lo spostamento cuspidale massimo è però minore nel gruppo B ( 21.1 ± 3.5 mm) e nel gruppo C ( 23.1 ± 1.3 mm) rispetto al gruppo A ( 26.0 ± 3.4 mm). Al contrario, nel gruppo A, la velocità di apertura rapida è significativamente maggiore (58.3 ± 18 cm/sec), e il tempo di massima apertura è più breve ( 23.0 ± 9.5 msec).


Figura 8.2: Diagramma delle tre distinte fasi della dinamica valvolare nei gruppi A, B, C.


Durante la seconda fase, il grado di chiusura lenta è espresso dal rapporto tra la lunghezza di D1 e D2 e, risulta essere minore nel gruppo A, rispetto agli altri due. Infatti la percentuale di spostamento dei lembi è solo del 3.8 ± 1.6 % nel gruppo A, mentre è rispettivamente del 10.8 ± 2.2 % e del 12.5 ± 6.6 % nel gruppo B e C. Questa differenza sembra essere legata al mancato sviluppo dei vortici, tra la parete aortica e il lembo valvolare, all’inizio della fase di chiusura (gruppo A). Questo stesso meccanismo è responsabile delle differenze osservate nel corso della terza fase. Infatti la velocità di chiusura lenta è molto differente nei gruppi A e B (rispettivamente 21.8 ± 3.5 cm/s e 32.4 ± 11.4 cm/s). Mentre un valore intermedio si ha nel gruppo di controllo (26.3 ± 5.6 cm/s). La diminuzione della velocità nel gruppo A è data dalla riduzione delle forze che agiscono a livello cuspidale, e che spingono il lembo verso il centro, dovute all’alterazione dell’architettura dei seni di Valsalva. La durata del tempo di eiezione è minore nel gruppo B, mentre è molto simile negli altri due gruppi. E questo, a parità di gittata sistolica, determinerebbe delle brusche variazioni posizionali dei lembi, durante il movimento di apertura valvolare (che è comunque il contrario di quello che gli autori osservano). Inoltre è stato messo in evidenza che nel gruppo A si ha un contatto intermittente di almeno un lembo valvolare con la parete del graft durante la fase sistolica, che invece non si verifica nel gruppo B e C, con possibili alterazioni strutturali e, quindi, compromissioni funzionali. Questo è dovuto al fatto che la mancanza dei seni, per l’inserzione di un graft cilindrico, impedisce la formazione delle correnti di Da Vinci e il loro ruolo nel bilanciare le forze impresse sulle due superfici cuspidali dal sangue in eiezione e dai vortici all’interno dei seni, che prevengono il contatto tra parete aortica e lembo valvolare (fig. 8.3) 2.

Figura 8.3: Immagine che mostra i vortici all’interno del root aortico durante la sistole


Distensibilità del root aortico


La distensibilità del root aortico nel gruppo A è significativamente ridotta. Infatti la percentuale di massima variazione del raggio a tutti i livelli è del 2.2 % e, questo valore, è associato ad una maggiore velocità di apertura, come riportato nel diagramma di figura 8.2. Questa differenza si spiega nel fatto che il root non può subire quel cambiamento di forma che si verifica nel root aortico normale, con aumento di tutti i diametri 3-4.
Nel gruppo B la distensibilità a livello anulare e sinotubulare è pari, rispettivamente, al 9.6 e 10.1 %, cioè simile ai valori misurati nel gruppo di controllo (fig. 8.4). Questi dati sono in accordo con i dati osservati da Tubrikar et al 3, e da Higashidate 3 su modelli animali.


Figura 8.4: diagramma delle variazioni cicliche delle dimensioni del root aortico a livello della base, dei seni, e delle commissure.


Come si può osservare nel diagramma di figura 8.4, la distensibilità, nel gruppo B differisce da quella del gruppo di controllo solo a livello commissurale. Questa ridotta distensibilità, comunque, non altera il meccanismo di apertura e chiusura dei lembi.

Caratteristiche del flusso coronarico

È stato riscontrato un modello bifasico nella velocità di flusso coronarico, registrato a livello della discendente anteriore. Vi è, infatti, una grande componente diastolica e una piccola componente sistolica ( gruppo A = 8.63 ± 0.99 cm, gruppo B = 9.02 ± 1.1 cm, gruppo C = 9.98 ± 2.03 cm ). Le differenze, nei tre gruppi, non sono comunque significative.


Nel 2001, De Paulis et al, pubblicarono uno studio in cui comparavano i dati ottenuti in due gruppi di pazienti operati, e in un gruppo di controllo. Il primo gruppo è stato sottoposto ad un intervento di valve-sparing con impianto di un condotto standard, mentre il secondo gruppo ha ricevuto un nuovo condotto, che riproduce la struttura dei seni di Valsalva. Questo studio non ha messo in evidenza differenze significative nelle velocità di apertura e chiusura valvolare nei due gruppi. Ma, lo spostamento dei lembi, durante la fase di chiusura lenta, era molto più evidente nel gruppo B, con una riduzione percentuale dello spostamento (SCD) pari al 2.53 ± 1.59 % nel gruppo A, mentre era del 24.2 ± 1.9 % nel gruppo B. Quest’ultimo valore risulta molto simile a quello del gruppo di controllo (gruppo di controllo = 22.1 ± 7.9 % ). Il nuovo condotto garantisce quindi delle prestazioni dinamiche dei lembi valvolari che sono superioi a quelle ottenute con i condotti standard, e più simili a quelle normali 5.





1Rainer G. Leyh, Claudia Schmidtke, Hans-Hinrich Sievers, Magdi H. Yacoub. Opening and Closing Characteristics of the Aortic Valve
After Different Types of Valve-Preserving Surgery. Circulation. 1999; 100: 2153-2160.

2 Bellhouse BJ, Bellhouse FH. Mechanism of closure of the aortic valve. Nature. 1968; 217: 86–87.

3 Thubrikar M, Heckman JL, Nolan SP. High speed cine-ragiografy study of aortic valve leafleat motion. J Heart Valve Dis 1994. 26: 653-651.

4 Higashidate M Tamiya K, Beppu T, Imay T. Regulation of aortic valve opening. J Thorac Cardiovasc Surg 1995; 110: 496-503.

5 De Paulis R, De Matteis GM, Nardi P, Scaffa R, Buratta MM, Chiariello L. opening and closing characteristics of the aortic valve after Valve-Sparing procedures using a new Aortic Root Conduit. Ann Thorac Surg 2001; 72:487-494.


 

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