Prospective evaluation of the extensibility of the ascending aorta wall and its vascular prosthesis in a patient with an aneurysm with technically flawless surgical correction and postoperative decrease in functional parameters: A case report

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

In this clinical case, a patient who had an instrumentally detected aneurysm with the lumen expanding up to 60 mm underwent a surgically flawless prosthetic replacement of the ascending aorta. This treatment led to decreased exercise tolerance, decreased contractile function of the left ventricular myocardium at rest, and enlarged pulmonary artery. The leading factor was a decrease in the volume of systolic expansion of the aorta down to 5 mL (at the initial 13 mL), despite a noticeable increase in the extensibility and a decrease in mechanical stiffness compared with initial indexes of the affected aortic wall. In the literature review, considering mechanical extensibility and elasticity, problems in creating aortic prostheses equivalent to those for healthy biological tissues were discussed.

About the authors

Alexander V. Friedman

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: fridman_av@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0002-2300-2418
SPIN-code: 9508-8975

MD

Russian Federation, Novosibirsk

Tatiana A. Bergen

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: tbergen@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1530-1327
SPIN-code: 5467-7347

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Novosibirsk

Dmitry A. Sirota

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: d_sirota@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0002-9940-3541
SPIN-code: 4706-7549

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Novosibirsk

Boris N. Kozlov

Cardiology Research Institute of the Tomsk National Research Medical Center

Email: kbn@cardio-tomsk.ru
ORCID iD: 0000-0002-0217-7737
SPIN-code: 9265-9432

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Tomsk

Irina Yu. Zhuravleva

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: zhuravleva_i@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0002-1935-4170
SPIN-code: 7322-1480

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Novosibirsk

Alexandra R. Tarkova

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: a_tarkova@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0002-4291-6047
SPIN-code: 8547-4380

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Novosibirsk

Wladimir Yu. Ussov

E. Meshalkin National Medical Research Center

Author for correspondence.
Email: ussov1962@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7978-5514
SPIN-code: 1299-2074

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Novosibirsk

Alexander M. Chernyavskiy

E. Meshalkin National Medical Research Center

Email: a_cherniavsky@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0001-9818-8678
SPIN-code: 5286-6950

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Bokeriya LA, Malashenkov AI, Rusanov NI, et al. Surgical treatment of ascending aortic aneurysm with concomitant coronary artery disease. Annaly khirurgii. 2004(2):35–42. (In Russ).
  2. Konstantinov BA, Belov YuV, Kuznechevskii FV. Aneurysm of the ascending aorta and aortic arch. Moscow: Astrel’; 2006. (In Russ).
  3. Belov IuV, Isaev PM. Modern strategies of surgical treatment of aortic arch aneurysms. Pirogov Russian Journal of Surgery (Khirurgiya. Zurnal im. N.I Pirogova). 2014(10):122–126.
  4. Sirota DA, Zhulkov МО, Khvan DS. Predictors of Lethality, Remodeling, and Aorta-Related Events in Different Types of Proximal Aortic Dissection Surgery. Modern Technologies in Medicine. 2023;15(1):38–52. doi: 10.17691/stm2023.15.1.05
  5. Belov IuV, Isaev RM. Risk stratification in cardiovascular surgery. Pirogov Russian Journal of Surgery (Khirurgiya. Zurnal im. N.I. Pirogova). 2014(7):78–81.
  6. Karpman VL, Orel VR. Arterial system impedance and cardiac function. Human Physiology. 1985;(4):628–633. (In Russ).
  7. Zhuravleva IYu, Lyashenko MM, Shadanov AA, Sirota DA, Chernyavskiy AM. Quo vadimus? Fundamental problems of developing hybrid prostheses of thoracic aorta. Angiology and vascular surgery. 2021;27(4):103–112. doi: 10.33529/ANGIO2021412
  8. Ussov WYu, Ignatenko GA, Bergen TA, et al. Computational evaluation of mechano-elastic properties and of paramagnetic contrast enhancement of thoracic aortic wall in acute myocardial infarction and in non-coronarogenic myocardial damage, from the data of dynamic ECG-gated MRI (MR-elastometry). Translational Medicine. 2021;8(6):43–58. doi: 10.18705/2311-4495-2021-6-43-58
  9. Ussov WYu, Igantenko GA, Maksimova AS, et al. The relationship of structural changes in the wall of the ascending aorta and myocardium according to chest contrast-enhanced MRI in myocardial infarction patients. Regional blood circulation and microcirculation. 2023;22(1):41–51. doi: 10.24884/1682-6655-2023-22-1-41-51
  10. Purinya BA, Kas’yanov VA. Biomechanics of human large blood vessels. Riga: Zinatne; 1980. (In Russ).
  11. Karo K, Pedli T, Shroter R, Sid U. Circulatory mechanics. Moscow: Mir; 1981. (In Russ).
  12. Skripnik AYu, Fokin VA, Mironchuk RR, et al. Assessment of the elastic properties of the ascending aorta using electrocardiographic synchronized computed tomography angiography with advanced data processing. Russian Journal of Cardiology. 2019;24(12):48–54. doi: 10.15829/1560-4071-2019-12-48-54
  13. Zel’dovich YaB. Advanced Math for Beginners. Moscow: Nauka; 1963. (In Russ).
  14. Dudko VA, Karpov RS. Atherosclerosis of heart and brain vessels. Tomsk: STT; 2002. (In Russ).
  15. Kolipaka A, Woodrum D, Araoz PA, Ehman RL. MR elastography of the in vivo abdominal aorta: a feasibility study for comparing aortic stiffness between hypertensives and normotensives. J Magn Reson Imaging. 2012;35(3):582–586. doi: 10.1002/jmri.22866
  16. Damughatla AR, Raterman B, Sharkey-Toppen T, et al. Quantification of aortic stiffness using MR elastography and its comparison to MRI-based pulse wave velocity. J Magn Reson Imaging. 2015;41(1):44–51. doi: 10.1002/jmri.24506
  17. Kolipaka A, Araoz PA, McGee KP, Manduca A, Ehman RL. Magnetic resonance elastography as a method for the assessment of effective myocardial stiffness throughout the cardiac cycle. Magn Reson Med. 2010;64(3):862–870. doi: 10.1002/mrm.22467
  18. Dresner MA, Rose GH, Rossman PJ, et al. Magnetic resonance elastography of skeletal muscle. J Magn Reson Imaging. 2001;13(2):269–276. doi: 10.1002/1522-2586(200102)13:2<269::aid-jmri1039>3.0.co;2-1
  19. Hrabak-Paar M, Kircher A, Al Sayari S, et al. Variability of MRI Aortic Stiffness Measurements in a Multicenter Clinical Trial Setting: Intraobserver, Interobserver, and Intracenter Variability of Pulse Wave Velocity and Aortic Strain Measurement. Radiol Cardiothorac Imaging. 2020;2(2):e190090. doi: 10.1148/ryct.2020190090
  20. Woodrum DA, Romano AJ, Lerman A, et al. Vascular wall elasticity measurement by magnetic resonance imaging. Magn Reson Med. 2006;56(3):593–600. doi: 10.1002/mrm.20991
  21. Kobelev E, Shadanov AA, Sirota DA, et al. Volumetric analysis on computed tomography Angiography in the management of thoracic aortic dissection in case of seven years follow-up period. Medical Visualization. 2022;26(3):46–56. doi: 10.24835/1607-0763-1060
  22. Kobelev E, Bergen TA, Tarkova AR, et al. A New Look at Structural Changes in the Aortic Root in Aortic Valve Stenosis. Modern Technologies in Medicine. 2022;14(2):51–58. doi: 10.17691/stm2022.14.2.05
  23. Nepomnyashchikh LM. Morphogenesis of the most important common pathologic processes in the heart. Novosibirsk: Nauka; 1991. (In Russ).
  24. Ussov WYu, Belichenko OI, Maksimova AS, et al. Magnetic resonance imaging of the aortic wall with paramagnetic contrast enhancement in assessing the severity of its atherosclerotic lesion and predicting occlusive thrombotic arterial complications. Terapevt. 2017;128(9):55–62. (In Russ).
  25. Badji A, Sabra D, Bherer L, et al. Arterial stiffness and brain integrity: A review of MRI findings. Ageing Res Rev. 2019;53. doi: 10.1016/j.arr.2019.05.001
  26. Lechner I, Reindl M, Tiller C, et al. Determinants and prognostic relevance of aortic stiffness in patients with recent ST-elevation myocardial infarction. Int J Cardiovasc Imaging. 2022;38(1):237–247. doi: 10.1007/s10554-021-02383-0
  27. Pribylov SA, Yakovleva MV, Pribylov VS, et al. Arterial stiffness in patients with acute coronary syndrome without persistent ST segment elevation combined with chronic kidney disease and arterial hypertension and its correction with antihypertensive therapy. Humans and their health. 2022;25(1):19–27. doi: 10.21626/vestnik/2022-1/03
  28. Soynov IA, Zhuravleva IY, Kulyabin YY, et al. Tissue Engineering in Cardiovascular Surgery: Evolution and Contemporary Condition of the Problem. Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2019;12(1):71–80. doi: 10.18499/2070-478X-2019-12-1-71-80
  29. Zhuravleva IYu, Timchenko TP, Vladimirov SV, et al. Ab ovo: Factors Affecting the Radial Stiffness of Thoracic Aorta Stent-Grafts. Modern Technologies in Medicine. 2021;13(1):17–26. doi: 10.17691/stm2021.13.1.02
  30. Vasilyeva MB, Kuznetsova EV, Rusakova YaL, et al. Mechanical properties of native and decellularized aortic wall after long-term storage in biocide solutions. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2021;23(4):86–94. doi: 10.15825/1995-1191-2021-4-86-94

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Cross sections of T1-weighted images of the chest organs, in particular the thoracic aorta, at the level of bifurcation of the pulmonary artery in patient B-k: a — before prosthetics of the aneurysmally dilated thoracic aorta, a critical expansion of the aneurysmally ascending aorta to >6 cm is visible; b — after prosthetics of the aneurysmally dilated thoracic aorta, normal the size of the diameter of the ascending aorta. The descending aorta is within the normal range both before and after prosthetics. Attention is drawn to the expansion of the pulmonary artery after prosthetics to 27 mm, with an initial diameter of 23 mm at admission. The postoperative tomogram also shows an artifact in the sternum area from a wire metal fixator.

Download (175KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Magnetic resonance imaging of patient B-k synchronized with electrocardiography: a — magnetic resonance angiographic examination of the thoracic aorta. The dimensions of the diameter at the supravalvular level and at the level of the aortic arch are presented, as well as the distances between them used to calculate the volume of the ascending aorta in systole and diastole and the volume of systolic stretching. A horizontal turquoise line with arrows at the ends marks the level of the tomographic section; b is a transverse tomographic section of the ascending aorta in the wall area, with thickness measurements for subsequent calculation of Young's modulus. The measurements are represented by thin green lines with corresponding values next to them.

Download (146KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The picture of measurements of the transverse dimensions and areas of the ascending aorta in the diastole and systole: the upper row — initially, upon admission (before the operation of prosthetics of an aneurysmally expanded aorta); the lower row — after prosthetics of the aorta with a synthetic prosthesis; a, c — diastole; b, d — systole. Attention is drawn to the marked decrease in the diameter of the aorta after surgery with a relatively small extensibility of the diameter of the lumen of the ascending aorta.

Download (347KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».