Simulazione biomeccanica del sistema ventricolo-arteria polmonare per lo studio dell'ipertensione arteriosa polmonare

L’ipertensione arteriosa polmonare è una malattia ad esito infausto, con un piccolo tasso di incidenza sulla popolazione (in Italia circa 700 nuovi casi all’anno), ma senza una cura medica o farmacologica che ne risolva adeguatamente le problematiche. Tutti gli individui che contraggono tale patologia vengono sottoposti a forti terapie farmacologiche che aumentano le aspettative di vita di alcuni mesi o, in casi più fortunati, di qualche anno, ma non garantiscono una vita regolare e duratura (attesa di sopravvivenza circa cinque anni). In questa situazione di evidente inadeguatezza, una analisi biomeccanica dell’evoluzione della malattia sembra individuare nel progressivo disadattamento meccanico tra pompa e carico una delle cause di deterioramento, e tra i diversi modi di arrestare o compensare questa evoluzione si possono individuare soluzioni per aumentare la sopravvivenza dell’individuo, con una qualità della vita addirittura migliore rispetto a quella che l’approccio farmacologico oggi consente. Scopo di questo studio è la progettazione e la costruzione di un simulatore meccanico in grado di riprodurre l’accoppiamento e il trasferimento energetico tra il ventricolo destro e l’arteria polmonare, in condizioni fisiologiche normali e in caso di ipertensione arteriosa. La realizzazione di un simulatore che riproducesse dinamicamente valori fisiologici dei parametri di interesse (pressioni, volumi, resistenze, etc.) entro limiti accettabili non è stato facile; ciononostante, è stato ottenuto un risultato significativo, verificando la fattibilità di un intervento biomeccanico che modifichi l’evoluzione della malattia attraverso il recupero di un migliore adattamento tra pompa cardiaca e carico vascolare.

Utilzzo dei parametri ecocardiografici tradizionali ed a Doppler tissutale nella valutazione della disfunzione atrio-ventricolare in cani affetti da malattia mitralica cronica

In questo lavoro ci siamo posti come obiettivo lo studio della disfunzione atrio-ventricolare mediante tecniche ecocardiografiche avanzate (come il Tissue Doppler Imaging - TDI) in cani affetti da malattia mitralica cronica (MVD). Una prima parte è volta alla valutazione della funzionalità diastolica del ventricolo destro. Ci siamo proposti di analizzare la funzione del ventricolo destro in cani affetti da malattia del cuore sinistro per comprendere se quest’ultima possa condizionare direttamente la performance del settore cardiaco controlaterale. I risultati più importanti che abbiamo riscontrato sono: l’assenza di differenze significative nella disfunzione sisto-diastolica del ventricolo destro in cani con MVD a diverso stadio; la diretta correlazione tra le variabili TDI di funzionalità del ventricolo destro con il grado di disfunzione del ventricolo sinistro, come indicatori di interdipendenza ventricolare; ed infine il riscontro di una maggior tendenza ad alterazioni diastoliche del ventricolo sinistro in cani con ipertensione polmonare. A quest’ultimo proposito, per quanto riguarda le variabili TDI, il rapporto E/e’ dell’anulus mitralico laterale e settale è risultato avere una differenza significativa tra i cani con ipertensione polmonare e quelli privi di ipertensione polmonare (P<0,01). Nel secondo studio abbiamo applicato il TDI per l’analisi della funzione sisto-diastolica dell’atrio sinistro. Il lavoro è stato articolato in una parte di validazione della metodica su cani normali ed una su animali affetti da MDV. I risultati ottenuti mostrano che la valutazione ecocardiografica delle proprietà di deformazione dell’atrio sinistro basata sul TDI è attuabile e riproducibile nel cane. Abbiamo fornito dei valori di normalità per questa specie e confrontato questi dati con quelli ricavati in cani portatori di MVD. Le differenza tra le varie classi di malattia, nei diversi gradi di dilatazione atriale, sono risultate limitate, ma abbiamo individuato delle correlazioni tra i parametri TDI ed alcune variabili di funzionalità atriale.

Valutazione delle funzioni cardio-respiratorie ed epatiche in pazienti con cuore univentricolare trattati con intervento di connessione cavo-polmonare totale

L'intervento di connessione cavo-polmonare totale (TCPC) nei pazienti portatori di cuore univentricolare, a causa della particolare condizione emodinamica, determina un risentimento a carico di numerosi parenchimi. Scopo della ricerca è di valutare l'entità di questo danno ad un follow-up medio-lungo. Sono stati arruolati 115 pazienti, sottoposti ad intervento presso i centri di Cardiochirurgia Pediatrica di Bologna (52 pz) e Torino (63 pz). Il follow-up medio è stato di 125±2 mesi. I pazienti sono stati sottoposti ad indagine emodinamica (88 pz), test cardiopolmonare (75 pz) e Fibroscan ed ecografia epatica (47 pz). La pressione polmonare media è stata di 11.5±2.6mmHg, ed in 12 pazienti i valori di pressione polmonare erano superiori a 15mmHg. La pressione atriale media era di 6.7±2.3mmHg ed il calcolo delle resistenze vascolari polmonari indicizzate (RVP) era in media di 2±0.99 UW/m2. In 29 pazienti le RVP erano superiori a 2 UW/m2. La VO2 max in media era pari a 28±31 ml/Kg/min, 58±15 % del valore teorico. La frequenza cardiaca massima all'apice dello sforzo era di 151±22 bpm, pari al 74±17% del valore teorico. Il Fibroscan ha fornito un valore medio di 17.01 kPa (8-34.3kPa). Cinque pazienti erano in classe F2, 9 pazienti in classe F3 e 33 pazienti risultavano in classe F4. Nei pazienti con follow-up maggiore di 10 anni il valore di stiffness epatica (19.6±5.2kPa) è risultato significativamente maggiore a quello dei pazienti con follow-up minore di 10 anni (15.1±5.8kPa, p<0.01). La frequenza cardiaca massima raggiunta durante lo sforzo del test cardiopolmonare è risultata significativamente correlata alla morfologia del ventricolo unico, risultando del 67.8±14.4% del valore teorico nei pazienti portatori di ventricolo destro contro il 79.6±8.7% dei portatori di ventricolo sinistro (p=0.006). L'intervento di TCPC determina un risentimento a carico di numerosi parenchimi proporzionale alla lunghezza del follow-up, e necessita pertanto un costante monitoraggio clinico-strumentale multidisciplinare.

La cardiomiopatia aritmogena come causa di scompenso cardiaco e trapianto di cuore

Scopo dello studio: la cardiomiopatia aritmogena (CA) è conosciuta come causa di morte improvvisa, la sua relazione con lo scompenso cardiaco (SC) è stata scarsamente indagata. Scopo dello studio è la definizione della prevalenza e incidenza dello SC, nonché della fisiopatologia e delle basi morfologiche che conducono i pazienti con CA a SC e trapianto di cuore. Metodi: abbiamo analizzato retrospettivamente 64 pazienti con diagnosi di CA e confrontato i dati clinici e strumentali dei pazienti con e senza SC (NYHA III-IV). Abbiamo analizzato i cuori espiantati dei pazienti sottoposti a trapianto presso i centri di Bologna e Padova. Risultati: la prevalenza dello SC alla prima osservazione era del 14% e l’incidenza del 2,3% anno-persona. Sedici pazienti (23%) sono stati sottoposti a trapianto. I pazienti con SC erano più giovani all’esordio dei sintomi (46±16 versus 37±12 anni, p=0.04); il ventricolo destro (VD) era più dilatato e ipocinetico all’ecocardiogramma (RVOT 41±6 versus 37±7 mm, p=0.03; diametro telediastolico VD 38±11 versus 28±8 mm, p=0.0001; frazione di accorciamento 23%±7 versus 32%±11, p= 0.002). Il ventricolo sinistro (VS) era lievemente più dilatato (75±29 ml/m2 versus 60±19, p= 0.0017) e globalmente più ipocinetico (frazione di eiezione = 35%±14 versus 57%±12, p= 0.001). Il profilo emodinamico dei pazienti sottoposti a trapianto era caratterizzato da un basso indice cardiaco (1.8±0.2 l/min/m2) con pressione capillare e polmonare tendenzialmente normale (12±8 mmHg e 26±10 mmHg). L’analisi dettagliata dei 36 cuori dei pazienti trapiantati ha mostrato sostituzione fibro-adiposa transmurale nel VD e aree di fibrosi nel VS. Conclusioni: Nella CA lo SC può essere l’unico sintomo alla presentazione e condurre a trapianto un rilevante sottogruppo di pazienti. Chi sviluppa SC è più giovane, ha un interessamento del VD più severo accanto a un costante interessamento del VS, solo lievemente dilatato e ipocinetico, con sostituzione prevalentemente fibrosa.

Strategia terapeutica nei pazienti con ipertensione arteriosa polmonare a rischio intermedio

Le attuali linee guida stratificano il rischio dei pazienti con ipertensione arteriosa polmonare (IAP) in basso, intermedio e alto (rispettivamente con mortalità a 1 anno <5%, 5-10% e >10%). La maggior parte dei pazienti è però classificata nella categoria intermedia. Per stratificare ulteriormente questi pazienti, abbiamo valutato il ruolo prognostico dello stroke volume index (SVI) misurato al cateterismo cardiaco destro (CCDx) in 725 pazienti naïve da terapia con IAP idiopatica/ereditaria, associata a malattie del tessuto connettivo o cardiopatie congenite. I pazienti sono stati valutati al basale e 3-4 mesi dopo l'inizio della terapia (1° F-UP) con CCDx, livelli plasmatici di peptide natriuretico cerebrale (BNP), test dei 6 minuti (T6M) e classe funzionale OMS. Abbiamo applicato una tabella di rischio semplificata utilizzando i criteri: classe funzionale OMS, T6M, pressione atriale destra o livelli plasmatici di BNP e indice cardiaco (IC) o saturazione di ossigeno venoso misto (SvO2). Le classi di rischio sono state definite come: basso= almeno 3 criteri a basso rischio e nessun criterio ad alto rischio; alto= almeno 2 criteri ad alto rischio inclusi IC o SvO2; intermedio= tutti gli altri casi. Lo SVI, mediante la regressione di Cox, stratifica la prognosi dei pazienti a rischio intermedio al 1° F-UP [p=0.008] ma non al basale [p=0.085]. Considerandone l’ottimale cut-off predittivo (38 ml/m2) i pazienti a rischio intermedio sono ulteriormente classificabili in intermedio-basso e intermedio-alto. Considerando l'effetto dei 3 principali farmaci che agiscono sulla via della prostaciclina in aggiunta alla duplice terapia di combinazione con inibitori della fosfodiesterasi-5 e antagonisti dell'endotelina, i pazienti trattati con epoprostenolo e.v. hanno ottenuto un maggiore miglioramento rispetto ai pazienti trattati con selexipag; col treprostinil s.c. vi è stata una risposta intermedia. Abbiamo quindi proposto un algoritmo di terapia con selexipag in pazienti a rischio intermedio-basso e con prostanoidi parenterali in pazienti a rischio intermedio-alto.

Realizzazione di un simulatore biomeccanico del sistema ventricolo-aorta e studio della contropulsazione passiva

La sinergia tra diverse aree scientifiche svolge oggi un ruolo preminente nella risoluzione di problematiche molto complesse: in ambito medico, un massiccio intervento delle scienze fisico-matematiche ha portato, grazie alla ricerca sulle proprietà subatomiche (NMR), sulla funzione elettromeccanica tissutale (pace-makers) e sulla biocompatibilità di materiali innovativi, ad un completo rinnovamento e miglioramento delle terapie tradizionali, delineando nuove strategie terapeutiche. In questo quadro di attiva collaborazione si colloca la ricerca in ambito biomeccanico cardiovascolare che, approfondendo la funzionalità del cuore e dei vasi in condizioni normali e patologiche, propone soluzioni terapeutiche alternative all'approccio farmacologico, impensabili fino a pochi anni fa. Uno di questi ambiti è l'insufficienza cardiaca: al ventricolo incapace di produrre l'energia necessaria alla perfusione ematica viene associato un sistema di pulsazione meccanica che riduce il carico durante l'eiezione ed aumenta la perfusione coronarica in diastole. Tuttavia, benché l'efficacia della contropulsazione intra-aortica sia riconosciuta da decenni, alcune problematiche rimangono irrisolte: l'inapplicabilità su pazienti aritmici, l'eccessiva sollecitazione meccanica in pazienti vasculopatici, la complessità e l'alto costo dell'apparecchiatura. Questo lavoro affronta la validazione e la caratterizzazione di una soluzione terapeutica alternativa, di tipo completamente passivo, il cui effetto non è basato sulla somministrazione di energia meccanica dall'esterno, attraverso la pulsazione, ma sull'adattamento di impedenza biomeccanica tra la sorgente elastica pulsatile (il ventricolo) ed il carico (l'aorta). Per verificare l'ipotesi funzionale è stato realizzato un sistema contrattile che simulasse diversi livelli di insufficienza ventricolare ed un sistema vascolare con resistenza idraulica ed elastanza variabili. Sono stati rilevati i parametri fisiologici (pressioni, flusso, potenza ed efficienza) nelle diverse condizioni di accoppiamento biomeccanico e si sono ripetuti i rilievi inserendo il dispositivo di contropulsazione passiva. La validazione sperimentale ha prodotto risultati coerenti con quanto atteso ed è stata indispensabile per l'ottenimento, da parte del Comitato Etico, dell'autorizzazione per la sperimentazione clinica del sistema in oggetto.

Adattamento morfologico e variazione dell'espressione genica dopo pneumonectomia: osservazioni su modello sperimentale animale

Introduzione La pneumonectomia su modello animale potrebbe essere un’utile piattaforma di studio per approfondire i meccanismi della risposta compensatoria al danno polmonare. Scopo dello studio è determinare la presenza di variazioni morfologiche e di espressione del trascrittoma dopo pneumonectomia. Materiali e metodi Undici suini sono stati sottoposti a pneumonectomia sinistra. Sono stati eseguiti prelievi sito-specifici intraoperatori su polmone sinistro e successivamente confrontati con prelievi sito-specifici su polmone destro dopo eutanasia a 60 giorni. I prelievi degli animali con decorso regolare sono stati sottoposti a RNA-sequencing e successiva analisi computazionale per valutare il peso funzionale del singolo gene o di clusters di geni. Risultati Un animale è stato escluso per insorgenza di ernia diaframmatica. In 7/10 è stata riscontrata apertura della pleura mediastinica con parziale erniazione del polmone controlaterale e shift mediastinico. L’istologia ha mostrato dilatazione degli spazi aerei, rottura dei setti interalveolari, lieve infiammazione, assenza di fibrosi, stiramento radiale dei bronchi e riduzione del letto capillare. L’analisi di bulk RNA-sequencing ha identificato 553 geni espressi in modo differenziale (DEG)(P<0,001) tra pre e post-pneumonectomia. I primi 10 DEG up-regolati: Edn1, Areg, Havcr2, Gadd45g, Depp1, Cldn4, Atf3, Myc, Gadd45b, Socs3; i primi 10 geni down-regolati: Obscn, Cdkn2b, ENSSSCG00000015738, Prrt2, Amer1, Flrt3, Efnb2, Tox3, Znf793, Znf365. Tra i DEG è stata riscontrata una predominanza di geni specifici dei macrofagi. L’analisi di gene ontology basata su DAVID ha mostrato un significativo arricchimento della "via di segnalazione apoptotica estrinseca"(FDR q=7,60x10 -3), della via di “Risposta all’insulina”(FDR q=7,60x10 -3) ed un arricchimento di geni “Regolatori negativi del segnale DDX58/IFIH1”(FDR q=7.50x10 -4). Conclusioni Il presente studio conferma la presenza di variazioni macroscopiche e microscopiche fenotipiche dopo pneumonectomia. L’RNA sequencing e lo studio di genomica traslazionale hanno mostrato l’esistenza di geni singoli e di network di geni disregolati dopo pneumonectomia, prevalentemente in determinate popolazioni cellulari.

Aspetti Ultrasonografici in Corso di Sviluppo Placentare e Adattamento Cardiovascolare nella Cavalla Gravida: ecografia bidimensionale, ecocardiografia ed ecocontrastografia (CEUS)

In corso di gravidanza normale avvengono modificazioni emodinamiche centrali e periferiche volte a garantire le crescenti richieste nutritive dell'unità feto-placentare. L’ecografia con mezzo di contrasto (CEUS-Contrast Enhanced Ultrasonography) a base di microbolle offre una nuova opportunità di monitorare e quantificare la perfusione utero-placentare in condizioni normali e patologiche. L’ecocardiografia è stata ampiamente usata in medicina umana per valutare l’adattamento morfo-funzionale cardiaco materno durante la gravidanza. Gli scopi di questo lavoro prospettico sono stati di applicare, per la prima volta nella specie equina, un mezzo di contrasto di II generazione (Sonovue®), al fine quantificare la perfusione utero-placentare in corso di gravidanza normale, valutandone gli effetti sul benessere materno-fetale e di descrivere le modificazioni nei parametri ecocardiografici morfometrici e funzionali cardiaci, in particolare relativi alla funzione del ventricolo sinistro nel corso di una gravidanza fisiologica. Due fattrici sane di razza Trottatore sono state monitorate ecograficamente in maniera seriale durante l’intero corso della gravidanza, tramite esame bidimensionale, ecocontrastografia dell'unità utero-placentare, flussimetria Doppler delle arterie uterine, ecocardiografia materna in modalità bidimensionale, M-mode, Doppler e Tissue Doppler Imaging. I neonati sono stati clinicamente monitorati e gli invogli fetali esaminati. Il pattern di microperfusione utero-placentare è valutabile quali-quantitativamente tramite la CEUS e dimostra un’aumento del flusso a livello di microvascolarizzazione uterina con l'avanzare della gravidanza; non è stata rilevata la presenza di microbolle a livello di strutture fetali nè effetti dannosi sul benessere materno-fetale. In questo studio sono state osservate delle modificazioni cardiache materne in corso di gravidanza fisiologica, relative all'aumento della FC, del CO ed in particolare all'aumento delle dimensioni dell'atrio sinistro ed a modificazioni nelle onde di velocità di flusso e tissutali di riempimento del ventricolo sinistro.

Recenti tecnologie per la chirurgia mini-invasiva cardiovascolare.

L’aterosclerosi rappresenta una delle malattie più diffuse in tutto il mondo ed è caratterizzata da infiammazione cronica delle arterie di grande e medio calibro. In Italia, per esempio, le conseguenze dell’aterosclerosi, quali infarti e ischemie, sono la principale causa di 224.482 decessi annui, pari al 38,8% del totale delle morti. Oltre all’aterosclerosi, una cardiomiopatia congenita abbastanza diffusa, soprattutto nei bambini, è la presenza di anomalie dei setti inter-atriali e inter-ventricolari, che seppure non siano molto pericolosi per la vita del paziente, possono portare a ipertensione polmonare. L’obiettivo di questa tesi è mostrare le tecnologie recenti utilizzati per la cura dell’aterosclerosi e per la rimozione delle placche ateromatose, e per la chiusura trans-catetere dei difetti inter-atriali e inter-ventricolari. Nel primo capitolo viene effettuata una concisa presentazione dell’anatomia e della fisiologia dell’apparato cardio-vascolare; nel secondo capitolo invece vengono prese in rassegna le patologie appena citate e le metodiche di imaging per la loro analisi, evidenziandone, per ognuna, pregi e difetti. Nel terzo capitolo verranno presentate tutte le tecnologie recenti per la cura dell’aterosclerosi, concentrandoci principalmente sulle arterie coronarie, che sono, statisticamente, le più colpite da questa patologia. Infine, sempre nel terzo capitolo, verranno presentati i dispositivi medici per la chiusura dei difetti inter-atriali e inter-ventricolari, chiamati informalmente “ombrellini". L’ultimo capitolo riguarderà un caso particolare, vale a dire il trattamento delle lesioni alle biforcazioni coronariche, che richiedono tecnologie per la cura leggermente diverse rispetto al trattamento di una lesione aterosclerotica di una singola arteria coronarica.

Diferencia de presiones en la arteria carótida como indicación de shunt intraoperatorio en pacientes con estenosis carotídea sintomática

Estudi retrospectiu dels pacients intervinguts d’ estenosi carotídia simptomàtica entre 2002 i 2010 a l’hospital Josep Trueta de Girona. Es va indicar la col.locació del shunt de forma selectiva en funció de la caiguda de la pressió mesurada en l’artèria caròtida interna postestenosi després del clampatge carotidi. S'analitzen els resultats i la posterior aparició de nous esdeveniments neurològics en funció de les pressions obtingudes així com la relació d'aquestes amb la clínica, el grau d‘estenosi i l'estat de l'eix carotidi contralateral.

Pseudoaneurisma de la arteria geniculada descendiente medial tras reconstrucción astroscópica del ligamento cruzado anterior

Today, reconstructive arthroscopic knee surgery of the anterior cruciate ligament is a widely used technique. In addition to the usual complications of arthroscopic techniques, the extraction of the piece must be taken into consideration, with vascular complications being the rarest and most serious of them all. We present the case of a patient who suffered an arterial pseudoaneurysm during this procedure. The management and treatment are discussed and the current bibliography reviewed.

Historia natural de la oclusión aguda de gran arteria de la circulación cerebral anterior: serie clínica de 120 pacientes.

: Para estudiar la historia natural del ictus isquémico por oclusión de gran vaso de la circulación anterior se seleccionó una muestra prospectiva de pacientes con ictus agudo que no recibieron terapias de reperfusión en los que se confirmó una oclusión de gran vaso de la circulación anterior mediante Dúplex transcraneal. El 74% de los pacientes tuvo mal pronóstico. Los pacientes con oclusión de la a.carótida interna terminal y de la a.cerebral media proximal tuvieron peor pronóstico funcional y mayor porcentaje de mortalidad a los tres meses que los pacientes con oclusión de la a.cerebral media distal.

Dímero-D y resultados clínicos a corto plazo en el embolismo pulmonar: papel del tamaño del coágulo en la arteria pulmonar

Introducció: Existeixen factors pronòstics en el embolisme pulmonar (EP) que influeixen en la gravetat del mateix i és necessari estudiar-los. -Objectiu: comparar nivells de dímer-D amb la grandària del coàgul en l'artèria pulmonar en pacients amb EP. -Material i mètodes: Cohorts retrospectiu en pacients amb EP simptomàtic entre 2008-2010 en un hospital comarcal. -Resultats: Els nivells de dímer-D van ser de 4068±2764 ng/ml. En el 46,9% el coàgul es va situar centralment, en el 31,3% va ser segmentari i en el 21,9% va ser subsegmentari. -Conclusió: Alts nivells de dímer-D semblen relacionats amb una localització més proximal del coàgul en l'artèria pulmonar, però no es va poder establir cap relació estadísticament significativa.