Ș.l.dr.ing. Alin Totorean Ing. Apopei Denisa Elena TIMIȘOARA, 2020 Universitatea Politehnica Timișoara Facultatea de Mecanică MASTER: IMPLANTURI… [306638]

Universitatea Politehnica Timișoara

Facultatea de Mecanică

LUCRARE DE DISERTAȚIE

COORDONATOR: STUDENT:

Ș.l.dr.ing. Alin Totorean Ing. Apopei Denisa Elena

TIMIȘOARA, 2020

Universitatea Politehnica Timișoara

Facultatea de Mecanică

MASTER: IMPLANTURI PROTEZE ȘI EVALUARE BIOMECANICĂ

Proiectarea și analiza hemodinamică numerică a stenturilor coronariene

COORDONATOR: STUDENT:

Ș.l.dr.ing. Alin Totorean Ing. Apopei Denisa Elena

TIMIȘOARA, 2020

Rezumat

În cadrul acestei lucrări de disertație sunt prezentate noțiuni referitoare la metodele imagistice de investigare precum și tenicile de tratament ale aterosclerozei.

[anonimizat], angiografia CT coronariană respectiv ecografia intravasculară.

[anonimizat].

În cea de-a doua parte a acesti lucrări de disertație a fost prezentată procedura de modelare 3d a stentului Driver Bare.

Summary

CUPRINS

Ⅰ. Ateroscleroza 1

1.1 Introducere 1

1.2 Anatomia cardiovasculară 3

1.3 Ateroscleroza la nivelul arterelor coronariene 6

1.3.1 Definire 6

1.3.2 Metode de investigare 9

1.3.2.1 Test de efort (ECG) 10

1.3.2.2 Rezonanța magnetică nucleară (RMN) 11

1.3.2.3 Angiografia CT coronariană (Angio-CT) 13

1.3.2.4 Ecografia intravasculară (IVUS) 15

1.3.3 Tehnici de tratament 16

1.4 Bibliografie 19

Ⅱ. Revascularizarea intervențională a miocardului 21

2.1 Intervenția percutană coronariană 21

2.1.1 Stenturi metalice (BMS) 25

2.1.2 Stenturi farmacologice active (DES) 27

2.1.3 Stenturi bioresorbabile (BRS) 32

2.2 Avantaje și dezavantaje ale utilizării stenturilor 33

2.3 Complicații post stentare 34

2.4 Bibliografie 37

Ⅲ. Proiectarea 3D a stentului Driver Bare 39

Ⅳ Analiza hemodinamică numerică a stentului Driver Bare 45

Ⅴ. Concluzii generale 46

Ⅵ. Contribuții personale 48

Ⅰ. Ateroscleroza

1.1 Introducere

Ateroscleroza este boala cardiovasculară ce se caracterizează prin formarea unor depozite de plăci ateromatoase (de culoare galbenă) ce conțin colesterol la nivelul tunicii interne și medii a arterelor mari și mijlocii (Fig. 1.1.1).

[anonimizat], extremităților sau a altor organe constituie o cauză majoră a morbidității și mortalității din țările vestice.

Ca și complicații ale bolii putem aminti:

[anonimizat] – blocarea unei artere de la nivelul inimii (apare cel mai frecvent datorită un cheag de sange)

[anonimizat] o parte a [anonimizat]. [1]

Placa ateromatoasă creată este alcătuita din 3 regiuni și anume (Fig. 1.1.2):

Aterom – acumulare nodulară a unui material gălbui situat în centrul plăcilor mari. Acesta este alcătuit din macrofage.

[anonimizat].

Calcifiere – se calcifică exteriorul datorită unor leziuni mai vechi sau avansate.

Ateroscleroza debutează în copilărie și se manifestă clinic la adultul de vârstă medie și avansată fiind cauza a 1/3 din decese la persoane cu vârsta cuprinsă între 35 și 65 de ani.

Factorii de risc reprezintă orice condiție care se asociază cu apariția unei anumite boli sau cu o frecvență superioară celei așteptate.

Dintre factorii de risc fac parte și ereditatea respectiv istoricul de familie cu boală cardio-vasculară.

Ca și factor de risc independent putem preciza vârsta peste 55 de ani la bărbați respectiv peste 65 de ani la femei. [1]

1.2 Anatomia cardiovasculară

Sistemul cardiovascular asigură transportul oxigenului, nutrienților respectiv a produșilor de metabolism întregului corp.

Sistemul cardiovascular este consituit din:

inimă – cu rol de pompă

vase de sânge

Există 2 tipuri de circulații a sângelui la nivelul țesuturilor organsmului uman și anume circulația sistematică respectiv circulația pulmonară. [2]

Inima este o pompă formată dintr-un mușchi, numit miocard. Acest mușchi se contractă cu fiecare bătaie cardiacă și necesită un flux constant de sânge pentru a funcționa. Acest flux fiind realizat de arterele coronare.

Arterele coronare prin vasele de sânge hrănesc mușchiul cardiac, furnizându-i oxigen și nutrienți.

Arterele coronare provin din aorta ascendentă și sunt reprezentate de către artera coronară dreaptă și artera coronară stângă (Fig 1.2.1).

Artera coronară dreaptă are o lungime cuprinsă între 12 cm și 14 cm iar artera coronară stângă are o lungime ce variază între 12 mm si 14 cm. [3]

Inima este irigată de trei artere coronare. Fiecare în parte se ramifică în artere din ce în ce mai mici, până la rămurele foarte mici numite arteriole. Prin această distribuție a arterelor coronare până la fiecare grup de fibre musculare se asigură vascularizarea mușchiului cardiac la fiecare contracție cardiacă.

Orice îngustare semnificativă pe una dintre cele trei artere coronare conduce la reducerea fluxului de sânge prin toate ramificațiile arterei respective și irigarea deficitară a zonei de mușchi cardiac deservită de această vascularizație.

Din punct de vedere anatomic, inima are o formă piramidală și este situată în toracele organismului uman (Fig. 1.2.2). [3]

Din punct de vedere structural, inima este formată din 4 compartimente și anume 2 atrii respectiv 2 ventriculi.

Legătura dintre atrii respectiv ventriculi este realizată de cu ajutorul a 2 valve atrioventriculare iar legătura dintre artere respectiv ventriculi este realizată cu ajutorul a 2 valve arteriale cu rolul asigurării unei curgeri unidirecționale a sângelui (Fig. 1.2.3). [2]

Venele pot fi alcătuite din 2 sau 3 foițe poziționate astfel încât să fie în contact (Fig. 1.2.4). Acestea se mișcă sub acțiunea sângelui din cavități.

Ca și vase de sânge aflate în contact direct cu inimia putem amintii: arterele aortă respectiv arterele pulomanre, velene cavă, inferioară respectiv pulmonară. [2]

1.3 Ateroscleroza la nivelul arterelor coronariene

1.3.1 Definire

Ateroscleroza este o boală vasculară cronică, de etiologie necunoscută și rezultă din apariția unui proces de îngroșare și întărire progresivă a pereților arterelor mijlocii și mari ca urmare a depunerilor de grăsime pe căptușeala lor interioară, acest proces micșorând aportul de sânge la țesuturi. (Fig. 1.3.1). [4]

În prezent ateroscleroza se clasifică în

Ateroscleroză

tip predominant (răspunzătoare de > 50% din mortalitatea de cauză globală în țările dezvoltate)

afectează:

arterele elastice și anume aorta, carotide, iliace

arterele musculare atât cele medii cât și cele mari și anume coronare, cerebrale respectiv poplitee

principala cauza a apariției bolilor precum: boala coronariană, accidentului vascular cerebral, boala arterială perferică respectiv a anevrismului de aortă.

Arterioloscleroză

afectează primar arterele mici și arteriolele

Scleroză și calcifierea mediei tip Monckeberg ( formă de arterioscleroză unde în stratul mijlociu muscular al pereților arterelorse găsesc depozitele de calciu. Este un exemplu de calcifiere distrofică. ) – rară. [5]

Factorii de risc sunt de două tipuri și anume: influențabili respectiv neinfluențabili (Tabel 1.3.1.1).

Atunci când peretele interior al unei artere este deteriorat, celulele sanguine și alte substanțe se aglomerează adesea în locul respectiv și se acumulează în căptușeala interioară a arterei îngustând arterele.

Organele și țesuturile conectate la arterele blocate nu vor mai primi suficient sânge rezultând o funcționare incorectă. Există posibilitatea ca în timp să se rupă bucăți din depozitele grase, bucăți ce pot intra în fluxul sanguin (Fig. 1.3.1.2).

Când placa de aterom (acumularea de material în interiorul peretelui vascular) se rupe, organismul încearcă să repare această ruptură prin formarea unui tromb (cheag de sânge) în jurul ei. Acest tromb poate bloca complet artera și astfel apare infarctul miocardic. [6]

În funcție de artera blocată, ateroscleroza poate da următoarele complicații:

Boală coronariană – atunci când sunt blocate artere coronare; poate provoca dureri în piept (angină), insuficiență cardiacă sau infarct.

Boală a arterei carotide – atunci când sunt blocate artere apropiate de creier; poate provoca un atac ischemic tranzitoriu sau accident vascular cerebral.

Boală arterială periferică– atunci când sunt blocate artere din brațe sau picioare; se pot dezvolta probleme de circulație în brațele și picioarele numite boală a arterei periferice.

Anevrisme – o complicație gravă care poate apărea oriunde în corpul uman (un anevrism este o dilatare a arterei).

Boală renală cronică – când arterele care duc la rinichi se îngusteze, împiedicând astfel sângele oxigenat să ajungă la rinichi. În timp, acest lucru poate afecta funcția renală. [6]

În prezent ateroscleroza este cea mai frecventă cauză de mortalitate și morbiditate cardiovasculară în lume.

Aceasta reperezintă un proces dinamic multifactorial, care afectează arterele din întreg organismul uman, prin formarea plăcii de aterom cu depunerea de lipide în peretele vascular, într-o măsură și secvențialitate influențată de factori genetici, factori de mediu (incluzând factorii de risc) și medicația specifică.

Leziunile aterosclerotice pot crește în dimensiuni, se pot ulcera cu formarea de trombi pe placă ce pot declanșa evenimente vasculare ischemice prin mecanism hemodinamic sau prin embolizare.

Instabilitatea și complicațiile plăcii de aterom depind de compoziția, mărimea și localizarea ei. [6]

1.3.2 Metode de investigare

Diverse tehnici imagistice precum ecografia de repaus/ stres, rezonanța magnetică, tomografie cu emisie de pozitroni respectiv scintigrafia sunt utilizate in vederea detecției ischemiei miocardice.

Pe lângă acest tehnici de investigare mai există tehnici care scot în evidență boala coronariană propriu-zisă precum angiografia coronariană, tomografia computerizată respectiv angiografia CT coronariană.

Ateroscleroza fie ea semnificativă sau nesemnificativă din punct de vedere hemodinamic este evidențiată de angiografia CT coronariană. [7]

Pentru o rezoluție de calitate din punct de vedere temporal respectiv spațial, computerul tomograf utilizat trebuie să aiba cel puțin 64 de slice-uri.

Tomografia computerizată cu 64 de slice-uri utilizează radiații ionizante pentru a oferi o reprezentare anatomică a organismului.

Angiografia coronariană, cunoscută și sub numele de coronarografie, face parte din categoria tehnicilor de investigație imagistice invazive deoarece aceasta utilizează substanță de contrast pe bază de iod.

Dezavantajul major pe care această tehnică de investigare îl are este faptul că nu permite evaluarea din punct de vedere hemodinamic respectiv nu oferă informații legate de pereții vasculari.

Datorită acestui dezavantaj a fost necesară dezvoltarea tehnicilor complementare. Aceste tehnici complementare pot fi realizate în timpul coronarografiei și ele pot fi: angiografie cantitativă, măsurarea rezervei de flux, untrasonografia intravasculară respectiv tomografia în coerență optică.[7]

1.3.2.1 Test de efort (ECG)

Testul de efort (ECG) este o investigație ce urmărește răspunsul cardiovascular la efort (Fig. 1.3.2.1). Testul se efectuează, cel mai frecvent pe bandă sau pe bicicletă.

ECG este o investigație neinvazivă cu ajutorul căreia se diagnostichează diferite afecțiuni cardiace.

Procedeul presupune montarea unor electrozi cu vacum pe corp la nivelul mâinilor, picioarelor respectiv pe piept (Fig. 1.3.2.2).

Bătăile sunt generate de anumite impulsuri electrice, acestea se înregistrate de către un electrocardiograf și sunt transpuse pe monitor, ulterior pe foaie.

Acest tip de investigație dureaza aproximativ 5 minute și poate fi realizată de mai multe ori.

Cu ajutorul testului de efort ECG pot fi depistate: aritmii, trahicardii, infarctul miocardic cardiomiopatia hipertrofică, etc. [8]

1.3.2.2 Rezonanța magnetică nucleară (RMN)

În ultimii 10 ani rezonanța magnetică nucleară a devenit mult mai diponibilă pentru investigarea sistemului cardiovascular.

Rezonanța magnetică nucleară este o tehnică a imagisticii medicale care utilizează un câmp magnetic puternic, unde radio și un computer necesar producerii imaginilor structurilor corpului.

Procedeul de investigare presupune întinderea pacientului pe patul mobil al echipamentului rmn timp de aproximativ 1 oră. [9]

Pe toată durata investigației pacientul trebuie să stea nemișcat pentru a nu afecta imaginile colectate, în caz contrar investigația este oprită umând ca aceasta să fie refacută.

Pentru o claritate mai bună pacientului i se introduce o branulă pentru a i se administra substanță de contrast în timpul investigației. Substanța de contrast poate da senzația de o ușoară încălzire dar aceasta dispare după câteva minute.

Se realizează pentru început investigația nativ iar dacă este necesar se introduce substanță de contrast urmând a se realiza investigația încă odată (Fig. 1.3.2.2.2). [9]

Dezavantajul acestei investigații este faptul că în timpul unei scanari, pacientul se află în interiorul tubului magnetic motiv pentru care poate avea o senzatie de claustrofobie.

Cu ajutorul investigației imagistice prin rezonanță magnetică nucleară se pot evalua viabilități miocardice, se poate diagnostica diferențial miocardita vs infarctul miocardic, se pot evidenția bolile cardiace congenitale, se pot depista tumori cardiace, etc. [9]

1.3.2.3 Angiografia CT coronariană (Angio-CT)

Angio computer tomografia face parte din categoria tehnicilor de investigare imagistice non-invazive destinate investigării cordului și a arterelor coronare.

Angio-CT-ul combină tehnologia clasică a tomografiei computerizate cu cea a angiografiei convenționale cu scopul de a creea imagini detaliate ale vaselor de sânge din corp (Fig 1.3.2.3.1).

Atunci când sunt investigate arterele tehnica poartă denumirea de arteriografie iar când sunt investigate venele veneografie.

Din cauza faptului că în cadrul acestei proceduri substanța de contrast este administrată într-o venă periferică, Agio CT-ul reprezintă o investigație mai puțin invazivă decât angiografia clasică. [10]

Ca și dezavantaj al acestei proceduri putem evidenția faptul că Angio CT-ul implică emiterea de raze x prin corp. Doza de radiație este mică dar aceasta se poate acumula în cazul examinărilor repetate.

De asemenea nu pot efectua această investițatie persoanele cu greutatea peste 150 kg deoarece aceasta este limita maximă de susținere a mesei respectiv persoanele gravide deoarece poate afecta fetusul.

Examinarea Angio CT scoate în evidență anatomia arterelor coronare dar și statusul bypass-urilor respectiv permeabilitatea stenturilor (Fig. 1.3.2.3.2). [10]

Calitatea imaginii CT se concentrează pe capacitatea de a descrie diferențele dintre țesuturi și anume rezoluția spațială, rezoluția temporală respectiv acoperirea volumului. Marea majoritate a Angio CT – urilor utilizează un CT elicoidal cu rotire continuă a gantry-ului și mișcare de masă. [10]

1.3.2.4 Ecografia intravasculară (IVUS)

Ecografia intravasculară, este o investigație ce presupune explorarea spațiului vascular intracoronarian prin introducerea unei sonde la nivel arterial.

Sonda este prevăzută spre vârf cu unul sau mai multe cristale care emit ultrasunete. Frecvență acestor ultrasunete este cuprinsă între 10 și 40 MHz și captează reflecția țesuturilor vasculare (Fig. 1.3.2.4.1).

Această investigație este deosebit de utilă pentru diagnosticarea precoce a aterosclerozei coronariene.

Ultrasonografia intravasculară oferă imagini concentrice bidimensionale și pe secțiune transversală ale vasului de sânge, iar prin reconstrucție tridimensională această investigație permite explorarea spațială a vasului în totalitate.

Tehnica IVUS se efectuează în sala de angiografie, fără a folosi însă radiația ionizată, ca în cazul coronarografiei.

Această tehnică de investigare utilizează ecocardiografia și permite vizualizarea arterei coronare din interior spre exterior (Fig. 1.3.2.4.2). [11]

1.3.3 Tehnici de tratament

Metodele de tratament se bazează pe 3 tipuri de strategii:

strategia preventivă – nu cuprinde tratament medicamentuos

strategia ce cuprinde un tratament medincamentuos

strategia de revascularizare miocardică care poate fi:

intervențională – angioplastia coronariană – destinată paciențiilor cu risc crescut de deces

chirurgicală – bypass-ul aortocoronarian. [7]

Angioplastia coronariană este o procedură nechirurgicală, minim invazivă care nu necesită anestezie generală și presupune implantarea unor stenturi coronariene.

Implantarea stentului se realizează cu ajutorul unui cateter subțire introdus la nivelul mâinii sau în zona inghnală (Fig. 1.3.3.1). [9]

Bypass-ul aortocoronarian este o intervenție de revascularizare pe cord deschis în care o venă sau o arteră sănătoasă este recoltată din altă parte a corpului și grefată pe artera bolnavă.

Vena sau artera grefată ocolește porțiunea blocată din artera coronară, în timp ce acest nou pasaj va aduce sânge bogat în oxigen pentru mușchiul cardiac. Pot fi înlocuite până la patru artere coronare în timpul unei intervenții de bypass (Fig. 1.3.3.2). [10]

Bypass-urile nu sunt destinate orcărui pacient ce prezintă artere coronare blocate. În anumite cazuri li se poate recomanda o altă metodă de tratament precum revascularizarea (agioplastie).

Dacă blocajul este de așa natură încat să nu poată fi înlăturat cu ajutorul angioplastiei atunci bypass-ul reprezintă cea mai eficientă soluție (Fig. 1.3.3.3).

În cazul în care artera sau vena grefată devin blocate sau daca apar alte blocaje la arterele sănătoase anterior aceasta tehnică se poate repeta. [10]

1.4 Bibliografie

[1] Factori de risc tradiționali și noi, relația cu ateroscleroza subclinică și clinic, Anca Ramona Wolf, Mirela Sandra Petrulea, Rodica Avram, Cercetare clinic, Clujul Medical 2011 Vol. 84 –nr.1, accesat în data 06.03.2020

[2] Arteriosclerosis / atherosclerosis, accesat în data 06.03.2020, https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/arteriosclerosis-atherosclerosis/symptoms-causes/syc-20350569

[3] Fiziopatologia ateroscelrozei & a bolii coronariene, Curs 1, accesat în data 03.03.2020 http://pathophysiology.umft.ro/data/media/ro/program/mg/curs_01_ats-boala-coronariana.pdf

[4] Universitatea de medicină și farmacie din Craiova, Rezumatul tezei de doctorat: ‘’Efectul statinei în stabilizarea plăcii de aterom în ateromatoza carotidiană nesemnificativă hemodinami’’, CONDUCĂTOR DE DOCTORAT: PROF.UNIV.DR.VALENTIN CÎRLIG STUDENT DOCTORAND: ȚOLESCU (PLEA) D. FLORENTINA CRISTINA, Craiova, accesat în data 06.03.2020, http://www.umfcv.ro/files/e/f/Efectul%20statinei%20in%20stabilizarea%20placii%20de%20aterom%20in%20ateromatoza%20carotidiana%20nesemnificativa%20hemodinamic.pdf

[5] Unversitatea de medicină și farmacie, Victor Babeș, Timișoara, Disciplina de fiziologie, ‘’Sistemul cardiovascular, Cursul 1, Noțiuni generale’’, accesat în data 31.05.2020, http://fiziologie.umft.ro/ro/CV1.PDF

[6] Review of clinical cardiac MRI, Michael D. Sosin, Habib Khan, John J Totman, Kate Pointon, Nottingham University Hospitals NHS Trust, accesat în data 25.06.2020 https://www.researchgate.net/publication/260229447_Review_of_clinical_cardiac_MRI

[7] Alin F. Totorean, Șandor I. Bernad, Claudia I. Totorean, ‘’Metode numerice apliate în investigarea sistemului cardiovascular, Hemodinamica Bypass-ului Aortocoronarian’’, Editura Politehnica

[8] Fundamentals of Electrocardiography Interpretation, Daniel E Becker, DDS, acesat în data 25.06.2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1614214/

[9] Romanian Journal of Cardiology | Vol. 24, No. 2, 2014, ,,Ghid de management al bolii coronariene stabile’’ Grupul de Lucru asupra Managementului Bolii coronariene stabile din cadrul Societății Europene de Cardiologie, accesat în data 11.06.2020, https://www.cardioportal.ro/wp-content/uploads/2015/01/B.coronara.stabila.pdf

[10] CT Angiography: Current Technology and Clinical Use, Kanako K. Kumamaru, MD,Bernice E. Hoppel, PhD, Richard T. Mather, PhD, and Frank J. Rybicki, MD, PhDcorresponding author, accesat în data 25.06.2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2901244/

[11] Mihail Gavriliuc Institutul de Neurologie și Neurochirurgie, Galina Corcea Institutul de Neurologie și Neurochirurgie,Oxana Grosu Institutul de Neurologie și Neurochirurgie, ‘’ATEROSCLEROZA CEREBRALĂ: DIAGNOSTIC ȘI TRATAMENT’’, Protocol clinic instituțional, Chișinău Noiembrie, 2018, accesat în data 03.03.2020, http://pathophysiology.umft.ro/data/media/ro/program/mg/curs_01_ats-boala-coronariana.pdf

[11] Hemodinamică, Note de curs, Alin Florin Totorean, Editura Politehnica.

[12] Impact of Intravascular Ultrasound in Clinical Practice, Andres Vasquez, Neville Mistry, and Jasvindar Singhcorresponding, accesat în data 25.06.2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5808501/

[13] Ghidul privind revascularizarea miocardică, Grupul de Lucru pentru Revascularizare Miocardică al Societății Europene de Cardiologie (ESC) și al Asociației Europene de Chirurgie Cardio-Toracică (EACTS) Realizat cu contribuția specialã a Asociației Europene pentru Intervenții Cardiovasculare Percutane (EAPCI), accesat în data 11.06.2020, https://www.cardioportal.ro/ghiduri/pdf/sec5-art4_2015-1.pdf

Ⅱ. Revascularizarea intervențională a miocardului

2.1 Intervenția percutană coronariană

Prin depunerea progresivă de colesterol în interiorul arterelor coronare în timp pot apărea îngustări care limitează fluxul de sânge, numite stenoze coronariene.

Cu ajutorul coronarografiei se poate stabili cu exactitate dacă apariția durerilor în piept se datorează unor leziuni la nivelul arterelor coronare. Această investigație indică de asemenea localizarea și severitatea stenozelor coronariene și tot odată numărul acestora.

Dacă pe coronarografie sunt indentificate stenoze coronariene instabile sau semnificative din punct de vedere clinic, tratamentul presupune o intervenție coronariană percutană, care implică de obicei angioplastie cu balon și implantare de stent.

Procedura de implantare a stenturilor la nivelul arterelor coronare are denumirea de angioplastie coronariană (Fig. 2.1.1). [1] [2]

De-a lungul timpului s-a stabilit că angioplastia coronariană percutană este o procedură sigură în ceea ce privește tehnica și echipamentul.

Angioplastia se efectuează într-o sala de operații echipată cu dispozitive speciale pentru monitorizarea semnelor vitale ale pacientului, administrarea medicației și a anesteziei. Inainte de procedură pacientul primește un sedativ intravenous pentru a fi relaxat pe parcursul intervenției.

Pentru administrarea fluidelor și a medicamentelor în timpul procedurii pacientului i se inserează o branulă. [1] [2]

Un anestezic local se injectează la locul inciziei cutanate. In funcție de localizarea în corp a arterei afectate abordul arterial diferă.

Prin incizia cutanata se inserează un cateter fin care înaintează prin manevrare de către medic și sub ghidaj fluoroscopic până la zona arterială ingustată de placa.

Prin acest cateter ghid se introduce un alt cateter cu balon care distruge placa de aterom și permite dilatarea arterei (Fig. 2.1.2).

Pentru ca pereții arteriali să rămână dilatați se implantează un stent care rămâne endoarterial.

Procedura durează aproximativ 2 ore, în funcție de numărul și severitatea blocajelor.

Stenturile coronare au evoluat substanțial de la prima utilizare în anii 1980 și există studii în curs de perfecționare a designului, structurii respectiv materialelor lor.

Stenturile au rolul de a menține arterele deschise astfel asigurând o curgere normală a sângelui.

Ca și design stentul este un tub în formă de cilindru minuscul de plasă de sârmă ce are o compoziție flexibilă. Acesta se introduce în interiorul unei artere în care aportul sanguin este redus.

Implantarea stentului se realizează cu ajutorul unui cateter ce este introdus la nivelul mâinii sau la nivelul zonei inghinale (Fig. 2.1.3). [1] [2]

Stentul este introdus în zona blocantă cu ajutorul cateterului ce are un balon într-un capăt.

Balonul se umfă iar stentul se extinde blocându-se pe loc astfel acesta menține artera deschisă și permite sângelui să aibă o curgere liberă prin arteră.

Pentru a asigura o ghidare corectă a cateterului sunt utilizate raxe x (Fig. 2.1.4).

Există 3 tipuri de stenturi coronariene și anume:

stenturi metalice (BMS),

stenturi farmacologice (DES)

stenturi bioresorbabile (BRS)

Stenturile au dimeniuni diferite fiind adaptate pentru fiecare tip de leziune în parte.

Stenturile metalice ajută la menținerea arterei deschise după intervenția de angioplastie iar stenturile farmacologice ajută la reducerea șanselor de reapariție a blocajului în arteră datorită stratului special de medicament care este eliberat periodic din acesta în perioada în care este cel mai probabil a se reproduce blocajul arterei. [3]

Cel mai frecvent, agioplastiile, sunt utilizate în vederea tratării bolii arteriale periferice (Fig. 2.1.5). [4]

2.1.1 Stenturi metalice (BMS)

Steturile metalice simple prezintă o rată de recurență a stenozei angiografice de 20-30% la 6-9 luni după implantare.

Inițial stenturile metalice erau realizate din oțel inoxidabil doarece acest material este biologic inert.

În ultimii ani stenturile din oțel inoxidabil au fost înlocuite de stenturile realizate din aliaje de cobal-crom deoarece acestea din urmă permit realizarea struturilor semnificativ subțiri fără a compromite rezistența radială respectiv rezistența la coroziune.

O varietate de stenturi metalice sunt realizate din aliaje de cobalt-crom. [2]

Exemple de stenturi metalice:

Coroflex (B-Braun) (Fig 2.1.1.1)

Vision (Abbott Vascular) (Fig 2.1.4)

2.1.2 Stenturi farmacologice active (DES)

Stenturile farmacologice active reduc incidența restenozei angiografice și repetarea revascularizării determinată de ischemie. [1]

Din categoria de stenturi DES fac parte stenturi precum:

Promus Element (Boston Scientific) (Fig. 2.1.2.1)

Xience-V (Abbott Vascular) (Fig. 2.1.2.2)

Taxus Element (Boston Scientific) (Fig. 2.1.2.3)

Driver (Medtronic) (Fig 2.1.3)

Resolute Integrity (Medtronic) (Fig 2.1.4)

Generația nouă de stenturi farmacologice conține atât polimeri mai buni cât și anti-restenotice mai bune. [2]

Până în prezent au fost testați o varietate de agenți imuno-supresivi respectiv anti-proliferativi evidențiîndu-se faptul că doar tipurile de medicamente ce conțin ,,limus’’ au o eficiență reală în practica clinică.

Zotarolimus este un derivat sintetic conceput special pentru a fi utilizat în stenturi. Stenturile precum Endeavur respectiv Resolute (Medtronic) conțin acest derivat sintetic.

A fost de asemenea evidențiat fapul că acest derivat sintetic (Zotarolimus) nu este iferior Everolimusului.

Everolimusul este un derivat hidroxietil al sirolimusului. Acesta este un produs autorizat pentru a fi utilizat în oncologie, în transplanturi respectiv în stentarea coronariană. [2] [3]

Stenturile ce conțin Everolimus s-au dovedit a fi superioare referitor la eficacitate respectiv siguranță la prima generație de stenturi DES (Fig. 2.1.4 ).

Datorită succesului de care au dat dovadă noile generații de stenturi, baloanele angioplastice acoperite cu medicament au fost de asemenea dezvoltate pentru a trata blocarea arterelor de dimensiuni mici.

Implantarea de stenturi încă din anii 1990 a devenit metoda internațională de tratament aleasă pentru tratarea leziunilor coronariene simptomatice datorită riscului scăzut de restenoză.

Introducerea stenturilor eliberatoare de substanțe active a adus un beneficiu suplimentar în ceea ce privește riscul de restenoză (Fig. 2.1.5). [2] [3]

Utilizarea stenturilor DES prezintă însă un risc crescut de tromboză foarte tardivă datorită întârzierii procesului de vindecare ca efect al prezenței polimerului și substanței active (Fig. 2.1.6).

Pentru pacienții cu risc scăzut de restenoză sau pentru cei cu risc crescut de tromboză în stent datorită necesitații întreruperii premature a tratamentului dublu antiagregant plachetar, implantarea de stenturi reprezintă o opțiune fezabilă. [2]

2.1.3 Stenturi bioresorbabile (BRS)

Stenturile bioresorbabile, cunoscute și ca stenturi bioabsorbabile sau biodegradabile sunt acele stenturi coronare care se pot dizolva complet în organism reducând astfel efectele adverse pe termen lung evidențiate de stenturile convenționale.

Primul stent bioresorbabil a fost produs de Abbottțs Absorb și a fost aprobat pentru utilizare în anul 2016.

Diverse studii a evidențiat faptul că aceste tipuri de stenturi nu prezinta avantaje mai mari sau competitive cu stenturile DES.

Datorită naturii mai slabe a materialului stenturile bioresorbabile au necesitat o structură mai groasă comparative cu structura stenturilor DES.

Majoritatea stenturilor bioresorbabile sunt fabricate din acid polilactic, un material dizolvabil în mod natural, care este utilizat în implanturile medicale, cum ar fi suturile dizolvante (Fig 2.1.3.1). [3][4]

Dezavantajele folosirii polimerului include reculul după extindere, grosimea stentului care provoacă manevrabilitate și probleme de încrucișare respectiv dificultățile de vizualizare a unui stent nemetalic pe fluoroscopie.

Avantajul care îl evidențiază aceste stenturi este faptul că se dizolvă după aproximativ doi ani astfel se restabilește vasul într-o stare naturală de vasoconstricție și vasodilatație (Fig. 2.1.3.2). [3][4]

2.2 Avantaje și dezavantaje ale utilizării stenturilor

Stenturile metalice (BMS) prezintă o incidență mai mare de restenoză în timp ce stenturile farmacologice (DES) prezintă o incidență mai mare de tromboză.

Stenturile DES sunt în general mai scumpe decât stenturile BMS.

Atât stenturile BMS cât și stenturile DES au o rată similară de deces respectiv infecție miocardică acută.

A fost demonstrat de-a lungul timpului că pacienții ce au prezentat ca și boală asociată diabetul zaharat au prezentat o rată mai scăzută de deces daca li s-a introdus un stent DES și nu unul BMS. Totodată au prezentat și o revascularizare repetată comparativ cu cei cărora li s-a introdus un stent BMS.

Stenturile BMS prezintă o structură metalică suficient de rigidă în plan transversal pentru a împeidica reculul elastic al vasului.

Stenturile metalice prezintă dezavantajul apariției unei cicatrici în interior prin proliferarea anormală a pereților vasului de sânge în timp ce medicamentul de pe stentul farmacologic împiedică procesul de cicatrizare anormală a vasului.

Toate stenturile metalice odată introduse la nivelul leziunilor ramân definitiv în artera respectivă.

Dezavantajele folosirii stenturilor bioresorbabile sunt: reculul după extindere, manevrabilitate și probleme de încrucișare respectiv dificultăți de vizualizare la fluoroscop.

Stenturile bioresorbabile prezintă și o sensibilitate crescută la căldură și solvenți, de asemenea suportul polimeric dens poate împiedica implantarea stenturilor la nivelul vaselor mici.

Ca și avantaje ale stenturilor bioresorbabile putem evidenția: implantarea la nivelul unor zone de stenoză lungi, evitarea complicațiilor pe termen lung asociate cu implantarea de stenturi permanente, reduce semnificativ riscul de tromboză tardivă intrastent. [5] [6] [7]

2.3 Complicații post stentare

Restenoza coronariană în stent este una din complicațiile ce pot apărea în urma unei angioplastii și reprezintă răspunsul peretelui arterial la o iritație mecanică (Fig. 2.3.1).

Cea mai comună manifestare clinică a restenozei coronariene este reapariția durerilor anginoase.

Fenomenul de restenoză apare, în mod obișnuit, la 3-6 luni după procedura coronariană și poate fi de două tipuri: restenoză clinică respectiv restenoză angiografică.

Restenoza clinică se manifestă prin apariția durerilor anginoase Angina pectorală apare cel mai frecvent la efort, rareori instalându-se un sindrom coronarian acut.

Restenoza angiografică constă în apariția unei stenoze, în mai mult de 50% din cazuri ea apare în zona dilatată cu stent la un anumit interval de timp.

Restenoza coronariană înseamnă de fapt reapariția stenozei sau a unei restrângeri a unei artere coronare, ceea ce duce la un flux sanguin deificitar (Fig. ).

Restenoza este considerată o manifestare vasculară locală a răspunsului biologic general la rănire.

Histologic, restenoza apare în locul unde s-a acționat prin dilatarea arterei cu balon și se caracterizează prin proliferarea manifestă a neointimei, care în timp duce la îngustarea considerabilă a lumenului vascular în detrimentul circulației adecvate a sângelui.

Conform mai multor relatări lansate în acest sens incidența restenozei coronariene se semnalează la cote cuprinse între 10 și 50%.

Mecanismul restenozei aparente după angioplastia cu balon incluzând în principal trei factori și anume supraextensia, formarea neointimei respectiv remodelarea cronică a peretelui vascular.

O altă complicație apărută în urma introducerii unui stent în arteră este tromboza intrastent, aceasta este reprezentată de formarea unui tromb (cheag de sânge) la nivelul arterei stentate (Fig. 2.3.2).

Mai pot apărea și alte complicații precum: hemoragia la locul puncției, aritmii, leziuni vasculare determinate de introducerea cateterului, afectare renală sau diferite alergii datorită utilizării substanței de contrast, infecții, etc. [8][9]

2.4 Bibliografie

[1] Ghidul privind revascularizarea miocardică, Grupul de Lucru pentru Revascularizare Miocardică al Societății Europene de Cardiologie și al Asociației Europene de Chirurgie Cardio-Toracică, accesat în data 11.06.2020, https://www.cardioportal.ro/ghiduri/pdf/sec5-art4_2015-1.pdf

[2] Coronary stents: historical development, current status and future directions Javaid Iqbal, Julian Gunn, and Patrick W. Serruys, Department of Interventional Cardiology, Thorax Centre, Erasmus Medical Centre, Rotterdam, The Netherlands, and Department of Cardiovascular Science, University of Sheffield, Sheffield, UK, în data 13.06.2020, https://www.researchgate.net/publication/236084318_Coronary_stents_Historical_development_current_status_and_future_directions

[3] The Bioresorbable Stent in Perspective—How Much of an Advance is It?, Viktor Kočkacorresponding, Petr Widimský, accesat în data 26.06.2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5808682/

[4] Bioresorbable Stents Are the Way of the Future, SEPTEMBER 03, 2014| DAVE FORNELL, accesat în data 26.06.2020, https://www.dicardiology.com/article/bioresorbable-stents-are-way-future

[5] Studiul factorilor predictivi anatomo-lezionali ai restenozei în stentul coronarian, Universitatea de medicină și farmacie, Craiova, Conducător științific: Prof. Univ. Dr. Simona Gusti Doctorand: Dr. Daniel Niță, accesat în data 10.03.2020, http://www.umfcv.ro/files/s/t/Studiul%20factorilor%20predictivi%20anatomo-lezionali%20ai%20restenoyei%20in%20stentul%20coronarian.pdf

[6] Journal of the American College of Cardiology Vol. 56, No. 10 Suppl S, 2010 by the American College of Cardiology Foundation, Coronary Stents, Scot Garg, MB, CHB, Patrick W. Serruys, MD, PHD, Rotterdam, the Netherland, în data 13.06.2020, http://www.southampton.ac.uk/~nwb/lectures/SESM6036_Papers/Coronary%20Stents_Current%20Status.pdf

[7] Direct comparison of coronary bare metal vs. drug-eluting stents: same platform, different mechanics?, Wolfram Schmidt, Peter Lanzer, Peter Behrens, Christoph Brandt-Wunderlich,Alper Öner, Hüseyin Ince, Klaus-Peter Schmitz, and Niels Grabow, în data 13.06.2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5759296/,

[8] Pathophysiology of Coronary Thrombus Formation and Adverse Consequences of Thrombus During PCI, Sundararajan Srikanth1 and John A Ambrose, în data 13.06.2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3465820/

[9] Treatment of coronary in-stent restenosis: a systematic review Leos Pleva1, Pavel Kukla1, Ota Hlinomaz, Department of Cardiovascular Diseases, University Hospital Ostrava, Czech Republic, Department of Cardioangiology, St. Anne's University Hospital and Faculty of Medicine, Masaryk University, Brno, CZ, Czech Republic, International Clinical Research Center, St. Anne's University Hospital, Brno, CZ, Czech Republic, 13.06.2020, https://www.researchgate.net/publication/324578521_Treatment_of_coronary_in-stent_restenosis_A_systematic_review

Ⅲ. Proiectarea 3D a stentului Driver Bare

A fost realizată proiectarea 3D a unui stent metalic Driver Bare (Medtronic) în programul de proiectare 3D Autodesk Inventor.

Stentul ales a avut următoarele caracteristici dimensionale (Fig. 3.1):

– diametrul interior = 8 mm

– lungime = 15 mm

– dimensiune = coroana 0.9

– diametrul strutului = 0.089.

Pentru realizarea modelului 3D, pentru început, s-au folosit 3 plane. Cel de-al 3-lea plan a fost poziționat în mijloc pentru a creea o sinusoidă mai corectă.

Pe planul de sus respectiv pe planul de jos au fost poziționate câte 8 puncte pe fiecare (Fig 3.2).

Cu ajutorul schiței 3D (3D Sketch) au fost unite punctele de pe cele 3 plane realizatând astfel sinusoida.

Sinusoida a fost realizată cu ajutorul funcției Sweep după un plan ales și o schiță care redă designul strutului stentului Driver (Fig 3.3, Fig. 3.4). Designul strutului este sub formă de cerc cu diametrul de 0.089mm.

Dimensiunea coroanei stentului este de 0.9 mm (Fig. 3.5).

Cu ajutorul funcției Mirror și a unui plan intermediar a fost creeată ce-a de-a doua coroană (Fig. 3.6, Fig. 3.7).

Mai apoi au fost creeate cele 3 conexiuni de legatură dintre aceste 2 coroane.

Conexiunile au fost realizate cu ajutorul funcției extrude după o schiță proiectată cu ajutorul funcției project cut edges (Fig. 3.8)

Acestora le-au fost rotunjite ulterior toate muchiile respectiv colturile cu ajutorul funcției Fillet (Fig. 3.9).

Cu ajutorul funcției Mirror s-au mai fost adăugate 14 coroane pentru ca stentul să ajungă la dimensiunea de 15 mm lungime (Fig. 3.10)(Fig. 3.11)

Ⅳ Analiza hemodinamică numerică

a stentului Driver Bare

Ⅴ. Concluzii generale

Ateroscleroza este o boală cardiovasculară ce se caracterizează prin formarea unor depozite de plăci ateromatoase ce conțin colesterol la nivelul tunicii interne și medii a arterelor mari și mijlocii.

Complicațiile aterosclerozei asupra creierului, inimii, extremităților sau a altor organe constituie o cauză majoră a morbidității și mortalității din țările vestice.

Sistemul cardiovascular este constituit din inimă și vase de sânge și are rolul de a transporta oxigen, nutrienților respectiv produșilor de metabolism întregului corp.

Arterele coronare prin vasele de sânge hrănesc mușchiul cardiac, furnizându-i oxigen și nutrienți.

Orice îngustare semnificativă pe una dintre cele trei artere coronare conduce la reducerea fluxului de sânge prin toate ramificațiile arterei respective și irigarea deficitară a zonei de mușchi cardiac deservită de această vascularizație.

Ateroscleroza este cea mai frecventă cauză de mortalitate și morbiditate cardiovasculară în lume.

Metodele de investigare prin care se poate evidenția ateroscelroza coronariană sunt: ecografia de repaus/ stres, rezonanța magnetică, tomografie cu emisie de pozitroni, scintigrafia, angiografia coronariană, tomografia computerizată respectiv angiografia CT coronariană.

Strategia de revascularizare miocardică care poate fi: intervențională (angioplastia coronariană) sau chirurgicală (bypass-ul aortocoronarian).

Angioplastia coronariană este o procedură nechirurgicală, minim invazivă care nu necesită anestezie generală și presupune implantarea unor stenturi coronariene.

Bypass-ul aortocoronarian este o intervenție de revascularizare pe cord deschis în care o venă sau o arteră sănătoasă este recoltată din altă parte a corpului și grefată pe artera bolnavă.

Procedura de implantare a stenturilor la nivelul arterelor coronare are denumirea de angioplastie coronariană.

Stenturile au rolul de a menține arterele deschise astfel asigurând o curgere normală a sângelui.

Implantarea stentului se realizează cu ajutorul unui cateter ce este introdus la nivelul mâinii sau la nivelul zonei inghinale.

În prezent există 3 tipuri de stenturi coronariene și anume: stenturi metalice (BMS), stenturi farmacologice (DES) respectiv stenturi bioresorbabile (BRS).

Stenturile au dimeniuni diferite fiind adaptate pentru fiecare tip de leziune în parte.

Stenturile metalice ajută la menținerea arterei deschise după intervenția de angioplastie.

Stenturile farmacologice ajută la reducerea șanselor de reapariție a blocajului în arteră datorită stratului special de medicament care este eliberat periodic din acesta.

Stenturile bioresorbabile sunt acele stenturi coronare care se pot dizolva complet în organism.

Restenoza coronariană în stent respectiv tromboza în sent sunt complicațiile ce pot apărea în urma unei angioplastii.

Ⅵ. Contribuții personale

Am colectat date despre stentul Driver Bare produs de compania Medtronics. Aceste date au fost referitoare la diametrul interior al stentului, designul respectiv diametrul strutului, dimensiunea unei coroane respectiv lungimea stentului.

Cu aceste date am realizat modelarea 3d a stentului în programul Autodesk Inventor.