In vitro Evaluation der Hämodynamik von mechanischen und biologischen Aortenklappen mit 4D Fluss MRT

Zielsetzung:

Aortenklappenprothesen können über Veränderungen des Blutflusses Umbauprozesse der Aortenwand triggern. In-vivo Versuche sind durch zahlreiche Covariablen kaum kontrollierbar. Deshalb sollte die Hämodynamik distal von mechanischen und biologischen Aortenklappen standardisiert in vitro mit 4D Fluss MRT untersucht werden.

Material und Methoden:

Vier Prothesen mit 21 mm Außendiameter wurden in ein flexibles Silikonaortenphantom implantiert: BK = biologische Klappen: Perimount Magna Ease (Carpentier-Edwards), Trifecta (Abbott); MK = mechanische Klappen: On-X (CryoLife), Trileaflet (Prototyp). Blut-imitierende Flüssigkeit wurde pulsatil mit 60 Schlägen pro Minute durch das druckkontrollierte Phantom gepumpt. Die Hämodynamik wurde an 3T mit einer 4D Fluss-Sequenz untersucht; neben quantitativ-hämodynamischen Parametern wurden Flussmuster semiquantitativ bewertet (Likert-Skala 0 – 3). Als Referenz dienten Ergebnisse 12 gesunder Probanden (PROB, 55 ± 6 Jahre).

Ergebnisse:

Absolute Schlagvolumina im Phantom waren physiologisch (BK = 117 ± 13 ml, MK = 101 ± 2 ml, PROB = 105 ± 25 ml). BK zeigten einen exzentrischen Jet distal der Klappe mit signifikant erhöhter Geschwindigkeit (p = 0,04), der mit der äußeren Aortenkurvatur kollidierte (BK = 170 ± 37 cm/s, MK = 93 ± 39 cm/s, PROB = 91 ± 13 cm/s). Hieraus entwickelten sich große sekundäre Helices und Vortices. Demgegenüber wiesen MK wie auch PROB einen unauffälligen postvalvulären Fluss ohne sekundäre Flussmuster auf. MK zeigten starke, physiologisch konfigurierte Sinusvortices, während bei BK keine Sinusvortices sichtbar waren (Likert-Skala Median [25%/75%]: BK = 0 [0,0], MK = 3 [3,3], PROB = 1 [1,2]).

Schlussfolgerungen:

Diese in-vitro Ergebnisse mit gestörten Flussmustern distal biologischer Klappen müssen in vivo bestätigt werden, bergen aber das Risiko über Veränderungen der Wandschubspannung Aneurysmata zu induzieren. Da biologische Klappen zunehmend auch bei jüngeren Patienten implantiert werden, muss dies in klinischen Langzeitstudien untersucht werden.