研究结果强调了个性化策略对最佳MC干预的重要性,术前模拟可以为介入医生提供最佳的MC钳夹位置,需要几个夹子。
MitraClip (MC) 是一种经皮缘对缘钳夹二尖瓣来治疗严重二尖瓣关闭不全 (MR)的装置,通常夹闭的位置是心超下二尖瓣反流束最重的部位。但效果事先不太好判断,也不知道放一个夹子是不是就够了。
今天震锋笔记介绍一种使用计算建模来评估MC钳夹后二尖瓣反流变化的方法。作者对29名MR患者的心超图像进行分析,然后重建几何结构进行模拟,创建二尖瓣与可变形超弹性材料、左心室作为周围几何结构和血流的流体结构相互作用的模型。用平滑粒子流体动力学模拟血流,二尖瓣心房侧的血液颗粒数用于估计二尖瓣反流。MC放置基于二尖瓣反流束和各种 MC 放置位置的模拟模型来观察钳夹的效果。
研究将能MC钳夹的瓣缘分成6个位置(图1)。我们假设可以植入1、2 或 3个MC。2个MC场景包括了以下位置:1和6;2和4;3和4; 3和5;3和6;4和6;5和6(图1)。3个MC场景的MC放置在位置1、3和4(图1)。
图1:瓣膜几何形状和6个MC可钳夹的位置
MC的数量与二尖瓣反流减少之间的关系
平均来说,3个MC对二尖瓣反流降低程度最大,平均可下降 88%。2个MC 为62%,1个MC为42%。换言之,3个MC 比2个MC减少反流近26%,2个MC比1个MC减少反流近20%(图2)。1个和2个MC之间的MR降低有显著差异(P<0.05)。
图2:1、2 和 3 MC 方案平均二尖瓣反流减少的百分比,C1-C6按图1示意图命名
MC 钳夹位置与二尖瓣反流之间的关系
一些患者基于返流束的MC放置可达最佳的二尖瓣反流减少效果 。以患者1(ID 1)为例,无法检测到最重的反流束在哪个位置,而是一个宽大的反流束(图3)。如果将MC钳夹在这一宽大反流的中心位置会继发第二个反流束(图3)。如模拟结果所示,将第二个MC钳夹在继发的反流束位置是最佳的2个MC方案。具体来说,最佳的2MC方案与MC在位置3和4相关(图3)。同样,对于患者 ID 5 ,根据反流束位置的MC钳夹可提供最佳的结果(图3)。
图3:通过反流束植入MC的4位样本患者。第一个MC夹在反流最重的位置。然后,将第二个MC夹在继发反流的位置
14 名 (48%)患者基于反流束的MC钳夹方法得到了最佳效果,结果类似于最大的二尖瓣反流减少模型。9名(31%)患者基于反流束放置MC没有获得最佳的结果。将MC放置在反流束得到最佳效果的患者中,85%的患者有显著的强反流束。而效果未达到最佳的患者中,89% 的患者是宽大的或多个反流束(图4)。
图4:基于反流束的MC手术结果分析
模拟结果表明,最大二尖瓣反流减少模拟模型中MC位置有时可能与基于反流束的MC放置策略中看到的不同(图5)。ID 5 患者,模拟模型中的MC位置类似于基于反流束的MC放置位置。ID 43 患者,模拟模型中MC的位置也相对接近。然而 ID 46 患者,模拟模型中 MC 的位置就明显不同了。
图5:3个样本患者根据基于反流束的MC放置策略(橙色箭头)和最大二尖瓣反流减少模拟模型的MC放置位置(蓝色箭头)比较
这项研究通过使用计算模型来研究MC手术后二尖瓣反流的变化,增加了我们对MC干预的理解。因为MC钳夹对二尖瓣反流的影响并不简单。因为没有可以简单确定MC最佳钳夹位置的一般规则。某些患者的位置钳夹后能够最大程度减少二尖瓣反流,而对于其他患者可能又不是最佳的。该研通过模拟究得出了一些规则:1)植入的MC越多,二尖瓣反流减少越多,但前提是要放在最佳位置。另外鉴于植入多个MC的潜在并发症, 首选1个MC方案;2) 将第一个MC钳夹在最强反流束的位置,第二个MC放继发反流束的位置通常是一个好的策略;3) 放2个MC并不能保证二尖瓣反流减少一定会小于 1个MC;4)当存在较宽或多个反流束时,使用最强反流的位置进行MC钳夹并非最佳。
研究结果强调了个性化策略对最佳MC干预的重要性,术前模拟可以为介入医生提供最佳的MC钳夹位置,需要几个夹子。当然,现在这一物理模拟模型构建还非常耗时,以后如果与人工智能(包括机器学习方法)相结合,实现较快的实时模拟,就更适合临床使用了。
作者简介
程震锋
浙江省湖州市中心医院
程震锋,主任医师,硕士生导师,湖州市卫健委首席专家,湖州市中心医院心内科首席专家,CCI第五期学员,中国房颤中心联盟委员会委员,中国胸痛中心核查专家,中国高血压达标中心认证委员会专家,中国介入心脏病学杂志青年编委,CTO老伙计成员,2017年创立《震锋晨读》微信公众号读书笔记,至今已累计发稿1400余篇。
本期策划:沈雳
本文作者:程震锋
后期制作:凌武娟
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