persmedРоссийский журнал персонализированной медициныRussian Journal for Personalized Medicine2782-38062782-3814ФОНД АЛМАЗОВА10.18705/2782-3806-2022-2-3-78-88persmed-59Research ArticleСЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯCARDIOVASCULAR DISEASESОЦЕНКА СТРУКТУРНЫХ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕИМПЛАНТИРОВАННОГО АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА ЧЕРЕЗ 18 МЕСЯЦЕВ ПОСЛЕ ОПЕРАЦИИ DAVID I С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДИКИ ВЫСОКОТОЧНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СТРУКТУР КОРНЯ АОРТЫEVALUATION OF STRUCTURAL FND FUNCTIONAL FEATURES OF REIMPLANTED AORTIC VALVE AFTER DAVID I PROCEDURE WITH THE USE OF HIGH-PRECISSION 3-DIMENSIONAL SEGMENTATION OF THE AORTIC ROOTФилипповА. А.FilippovA. A.

Филиппов Алексей Александрович, младший научный сотрудник НИЛ заболеваний с избыточной кальцификацией

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Filippov Aleksei A., Researcher of the Research Laboratory of diseases with excessive calcification

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

aleksei.filippov.chb@gmail.comУспенскийВ. Е.UspenskiyV. E.

Успенский Владимир Евгеньевич, д.м.н., заведующий НИЛ заболеваний аорты и аортального клапана

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Uspenskiy Vladimir E., MD, PhD, Head of the Research Laboratory of the aorta and aortic valve diseases

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

ГрубенкоГ. А.GrubenkoG. A.

Грубенко Григорий Александрович, специалист по тестированию программ для ЭВМ

Санкт-Петербург

Grubenko Grigorii A., Specialist for digital software testing

Saint Petersburg

ТолпыгинД. С.ТolpyginD. S.

Толпыгин Дмитрий Сергеевич, к.м.н., врач сердечно-сосудистый хирург отделения сердечно-сосудистой хирургии № 3

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Tolpygin Dmitry S., PhD, Cardiothoracic surgeon of the Department of cardio-thoracic surgery 

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

КаревЕ. А.KarevE. A.

Карев Егор Андреевич, младший научный сотрудник НИЛ заболеваний аорты и  аортального клапана

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Karev Egor A., Researcher of the Research Laboratory of the aorta and aortic valve diseases

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

КвиндтП. А.KvindtP. A.

Квиндт Павел Александрович, младший научный сотрудник НИЛ заболеваний с  избыточной кальцификацией

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Kvindt Pavel A., Researcher of the Research Laboratory of diseases with excessive calcification

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

АнаньевскаяП. В.AnanyevskayaP. V.

Ананьевская Полина Валерьевна, старший научный сотрудник НИЛ биостатистики

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Ananyevskaya Polina V., Senior researcher at Biostatistics laboratory

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

КолодяжнаяА. О.KolodiazhnayaA. O.

Колодяжная Алина Олеговна, клинический ординатор кафедры акушерства и  гинекологии

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Kolodyazhnaya Alina O., Clinical Resident of the Department of Obstetrics and Gynecology

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

МалашичеваА. Б.MalashichevaA. B.

Малашичева Анна Борисовна, д.б.н., старший научный сотрудник НИЛ заболеваний с избыточной кальцификацией

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Malashicheva Anna B., PhD, Senior Researcher of the Research Laboratory of diseases with excessive calcification

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

ГордеевМ. Л.GordeevM. L.

Гордеев Михаил Леонидович, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник НИО кардиоторакальной хирургии

ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341

Gordeev Mikhail L., Head of the Research Unit of Cardiothoracic Surgerz

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Научный центр мирового уровня «Центр персонализированной медицины»РоссияAlmazov National Medical Research Centre, World-Class Research Centre for Personalized MedicineRussian FederationКомпания «ООО Кошелек.ру»Россия“Koshelek.ru” CompanyRussian Federation202213072022237888Copyright © Филиппов А.А., Успенский В.Е., Грубенко Г.А., Толпыгин Д.С., Карев Е.А., Квиндт П.А., Ананьевская П.В., Колодяжная А.О., Малашичева А.Б., Гордеев М.Л., 20222022Филиппов А.А., Успенский В.Е., Грубенко Г.А., Толпыгин Д.С., Карев Е.А., Квиндт П.А., Ананьевская П.В., Колодяжная А.О., Малашичева А.Б., Гордеев М.Л.Filippov A.A., Uspenskiy V.E., Grubenko G.A., Тolpygin D.S., Karev E.A., Kvindt P.A., Ananyevskaya P.V., Kolodiazhnaya A.O., Malashicheva A.B., Gordeev M.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://persmed.elpub.ru/jour/article/view/59

Патологическое расширение корня аорты во многих случаях сопровождается недостаточностью аортального клапана. Наиболее предпочтительным методом хирургического лечения данной патологии является операция David, представляющая собой реимплантацию аортального клапана в протез корня аорты. В настоящее время не имеется исчерпывающих данных о влиянии исходных геометрических параметров структур корня аорты на функционирование реимплантированного аортального клапана после выполнения клапансохраняющего протезирования корня аорты. Нами была создана методика построения и сегментации трехмерной реконструкции аортального клапана и корня аорты, предполагающая последовательное построение реконструкции и сегментацию структур аорты в двух средах автоматизированного проектирования: In Vesalius v 3.1.1 (Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, CTI) и 3-Мatic v. 13.0 (Materialise, Leuven, Belgium). Предложенный метод позволяет выполнять точное измерение и оценку планиметрии створок АК, параметров фиброзного кольца, синусов Вальсальвы и синотубулярного соединения. С использованием разработанной методики была выполнена оценка анатомических и функциональных особенностей аортального клапана у пациента в возрасте 68 лет, перенесшего операцию David I. Была произведена сегментация и измерение геометрических параметров корня аорты на дооперационном этапе, а также через 18 месяцев после оперативного лечения. Для оценки функции аортального клапана в непосредственном и отдаленном послеоперационном периодах использовалась детальная эхокардиографическая оценка клапанно-аортального комплекса, включавшая определение объема и площади потока регургитации, ширины vena contracta, фракции регургитации. Наличие высокоточной 3D-реконструкции открывает дополнительные возможности в области оперативного лечения патологии корня аорты и АК: преимущества в выборе индивидуальной пациент-ориентированной тактики оперативного лечения, в выборе параметров имплантируемого операционного материала и/или устройства, а также в прогнозировании отдаленных результатов оперативного лечения.

Aneurysm of the aortic root accompanied by aortic insufficiency is a common cardiovascular pathology. The optimal method of surgical treatment of this pathology is the reimplantation of the aortic valve into the aortic root synthetic prosthesis (David procedure). Currently, there is no comprehensive data on the influence of initial geometric parameters of the aortic root structures on the functioning of the reimplanted aortic valve after valve-preserving aortic root replacement. We have introduced a novel technique for creation and segmentation of a three-dimensional reconstruction of the aortic valve and root, which involves the sequential application of two computer-aided design environments: In Vesalius v 3.1.1 (Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI)) and 3- Matic v. 13.0 (Materialise, Leuven, Belgium). The proposed method allows accurate measurement and evaluation of spatial parameters of the AV leaflets, fibrous ring, sinuses of Valsalva and sinotubular junction. The developed technique was used to evaluate the anatomical and functional features of the aortic valve in a 68-year-old patient who underwent David I procedure. Segmentation and measurement of the geometric parameters of the aortic root were performed before operation, as well as 18 months after surgical treatment. To assess the function of the reimplanted aortic valve during the long-term follow-up, a detailed echocardiographic assessment was used. Echocardiographic assessment included measuring volume and area of the regurgitation flow, the width of vena contracta, and the regurgitation fraction. The application of high-precision 3D reconstruction opens up additional opportunities in the field of surgical treatment of the aortic root and AV pathology: advantages in choosing an individual patient-oriented surgical tactics, parameters of the implanted surgical material and/or device, and in predicting long-term results of surgical treatment.

аневризма восходящей аортыаортальный клапанкорень аортысинусы Вальсальвыстворки аортального клапанаaneurysm of the ascending aortaaortic rootaortic valveaortic valve leafletsValsalva sinusesReferencesЦукерман Г.И., Малашенков А.И., Хассан А., Русанов Н.И., Мовсесян Р.А. Хирургия аневризм восходящей аорты: ретроспективная оценка. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 1996; 3: 68–72.Цукерман Г.И., Малашенков А.И., Хассан А., Русанов Н.И., Мовсесян Р.А. Хирургия аневризм восходящей аорты: ретроспективная оценка. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 1996; 3: 68–72.Разумова Е.Т., Люсова В.А., Кокорин В.А. Расслоение аорты. Российский кардиологический журнал. 2001; 5: 88–94.Разумова Е.Т., Люсова В.А., Кокорин В.А. Расслоение аорты. Российский кардиологический журнал. 2001; 5: 88–94.Русанов Н.И., Дорофеев А.В., Мовсесян Р.А., Малашенков А.И., Кондратьев В.Г., Паджев М.А., Быкова В.А., Шаноян С.А., Занкина О.И., Яковлев С.Е. Неотложные операции при остром расслоении аневризмы аорты типа А. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2003; 4: 35.Русанов Н.И., Дорофеев А.В., Мовсесян Р.А., Малашенков А.И., Кондратьев В.Г., Паджев М.А., Быкова В.А., Шаноян С.А., Занкина О.И., Яковлев С.Е. Неотложные операции при остром расслоении аневризмы аорты типа А. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2003; 4: 35.David TE, Maganti M, Armstrong S. Aortic root aneurysm: principles of repair and long-term follow-up. J ThoracCardiovasc Surg. Dec 2010; 140, 6 Suppl: 14–19.David TE, Maganti M, Armstrong S. Aortic root aneurysm: principles of repair and long-term follow-up. J ThoracCardiovasc Surg. Dec 2010; 140, 6 Suppl: 14–19.Kallenbach K, Pethig K, Schwarz M, Milz A, Haverich A, Harringer W. Valve sparing aortic root reconstruction versus composite replacement — perioperative course and early complications. Eur J Cardiothorac Surg. July 2001; 20 (1): 77–81.Kallenbach K, Pethig K, Schwarz M, Milz A, Haverich A, Harringer W. Valve sparing aortic root reconstruction versus composite replacement — perioperative course and early complications. Eur J Cardiothorac Surg. July 2001; 20 (1): 77–81.David TE, Feindel CM. An aortic valve-sparing operation for patients with aortic incompetence and aneurysm of the ascending aorta. J Thorac Cardiovasc Surg. Apr 1992;103 (4): 617–621.David TE, Feindel CM. An aortic valve-sparing operation for patients with aortic incompetence and aneurysm of the ascending aorta. J Thorac Cardiovasc Surg. Apr 1992;103 (4): 617–621.David TE, Feindel CM, Webb GD, Colman JM, Armstrong S, Maganti M. Long-term results of aortic valve-sparing operations for aortic root aneurysm. J Thorac Cardiovasc Surg. Aug 2006; 132 (2): 347–354.David TE, Feindel CM, Webb GD, Colman JM, Armstrong S, Maganti M. Long-term results of aortic valve-sparing operations for aortic root aneurysm. J Thorac Cardiovasc Surg. Aug 2006; 132 (2): 347–354.Чернявский А.М., Столяров М.С., Ломиворотов В.В., Кливер Е.Н., Попов И.Л., Ковляков В.А., Зайцев Г.С. Хирургическое лечение аневризмы восходящего отдела аорты и аортальной недостаточности путем выполнения реимплантации аортального клапана в синтетический протез (операция David I). Патология кровообращения и кардиохирургия. 2004; 4: 69–71.Чернявский А.М., Столяров М.С., Ломиворотов В.В., Кливер Е.Н., Попов И.Л., Ковляков В.А., Зайцев Г.С. Хирургическое лечение аневризмы восходящего отдела аорты и аортальной недостаточности путем выполнения реимплантации аортального клапана в синтетический протез (операция David I). Патология кровообращения и кардиохирургия. 2004; 4: 69–71.Berdajs D, Mosbahi S, Forro Z, Gerber C, Ferrari E. Numerical analysis of the 3- dimensional aortic root morphology during the cardiac cycle. Eur J Cardiothorac Surg. 2016; 49: 1213–21.Berdajs D, Mosbahi S, Forro Z, Gerber C, Ferrari E. Numerical analysis of the 3- dimensional aortic root morphology during the cardiac cycle. Eur J Cardiothorac Surg. 2016; 49: 1213–21.Bierbach BO, Aicher D, Issa OA, Bomberg H, Graber S, Glombitza P. Aortic root and cusp configuration determine aortic valve function. Eur J Cardiothorac Surg. 2010; 38: 400–6.Bierbach BO, Aicher D, Issa OA, Bomberg H, Graber S, Glombitza P. Aortic root and cusp configuration determine aortic valve function. Eur J Cardiothorac Surg. 2010; 38: 400–6.Kunihara T, Aicher D, Rodionycheva S, Groesdonk HV, Langer F, Sata F, et al. Preoperative aortic root geometry and postoperative cusp configuration primarily determine long-term outcome after valvepreserving aortic root repair. J Thorac Cardiovasc Surg. 2012; 143: 1389–95.Kunihara T, Aicher D, Rodionycheva S, Groesdonk HV, Langer F, Sata F, et al. Preoperative aortic root geometry and postoperative cusp configuration primarily determine long-term outcome after valvepreserving aortic root repair. J Thorac Cardiovasc Surg. 2012; 143: 1389–95.Marom G, Haj-Ali R, Rosenfeld M, Schafers HJ, Raanani E. Aortic root numeric model: annulus diameter prediction of effective height and coaptation in postaortic valve repair. J Thorac Cardiovasc Surg. 2013; 145: 9–11.Marom G, Haj-Ali R, Rosenfeld M, Schafers HJ, Raanani E. Aortic root numeric model: annulus diameter prediction of effective height and coaptation in postaortic valve repair. J Thorac Cardiovasc Surg. 2013; 145: 9–11.Hamdan A, Guetta V, Konen E, Goitein O, Segev A, Raanani E, et al. Deformation dynamics and mechanical properties of the aortic annulus by 4-dimensional computed tomography. J Am Coll Cardiol. 2012; 59:119–27.Hamdan A, Guetta V, Konen E, Goitein O, Segev A, Raanani E, et al. Deformation dynamics and mechanical properties of the aortic annulus by 4-dimensional computed tomography. J Am Coll Cardiol. 2012; 59:119–27.Dagum P, Green GR, Nistal FJ, Daughters GT, Timek TA, Foppiano LE, et al. Deformational dynamics of the aortic root: modes and physiologic determinants. Circulation. 1999;100.Dagum P, Green GR, Nistal FJ, Daughters GT, Timek TA, Foppiano LE, et al. Deformational dynamics of the aortic root: modes and physiologic determinants. Circulation. 1999;100.Kim DH, HandschumacherMD, Levine RA, Joo Sun B, Jang JY, Yang DH, et al. Aortic valve adaptation to aortic root dilatation insights into the mechanism of functional aortic regurgitation from 3-dimensional cardiac computed tomography. Circ Cardiovasc Imaging. 2014; 7:828–35.Kim DH, HandschumacherMD, Levine RA, Joo Sun B, Jang JY, Yang DH, et al. Aortic valve adaptation to aortic root dilatation insights into the mechanism of functional aortic regurgitation from 3-dimensional cardiac computed tomography. Circ Cardiovasc Imaging. 2014; 7:828–35.Lansac E, Lim H-S, Shomura Y, Hiang Lim K, Rice NT, GoetzWA, et al. Aortic root dynamics are asymmetric. J Heart Valve Dis. 2005; 14:400–7.Lansac E, Lim H-S, Shomura Y, Hiang Lim K, Rice NT, GoetzWA, et al. Aortic root dynamics are asymmetric. J Heart Valve Dis. 2005; 14:400–7.Bax JJ, Delgado V. Advanced imaging in valvular heart disease. Nat Rev Cardiol. 2017; 14:209–23Bax JJ, Delgado V. Advanced imaging in valvular heart disease. Nat Rev Cardiol. 2017; 14:209–23Schafers H-J, Bierbach B, Aicher D. A new approach to the assessment of aortic cusp geometry. J Thorac Cardiovasc Surg. 2006; 132:436–8.Schafers H-J, Bierbach B, Aicher D. A new approach to the assessment of aortic cusp geometry. J Thorac Cardiovasc Surg. 2006; 132:436–8.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.