- / -

- / -

Το θέμα της παρούσης εργασίας είναι η μελέτη της μη μόνιμης αιματικής ροής στις στεφανιαίες αρτηρίες της καρδιάς σε φυσιολογική κατάσταση, με στένωση καθώς και με αποκατάσταση της ροής με αναστομωτικό κλάδο. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται συμπεράσματα από τη διεθνή βιβλιογραφία γύρω από τους παράγοντες που μπορεί να οδηγήσουν στην ανάπτυξη στενώσεων, καθώς και κατευθυντήριες γραμμές για την διαμόρφωση των γεωμετρικών μοντέλων Στο πρώτο κομμάτι γίνεται μία αναφορά στις κυριότερες καρδιαγγειακές παθήσεις, που αποτελούν και την υπ αριθμόν ένα αιτία θανάτου παγκοσμίως. Γίνεται αναφορά στους επεμβατικούς τρόπους αντιμετώπισης της στεφανιαίας νόσου με έμφαση στην αορτοστεφανιαία παράκαμψη (bypass). Ακολουθεί μία σύντομη επισκόπηση της βιβλιογραφίας και εξαγωγή των βασικών συμπερασμάτων που θα αποτελέσουν την βάση για την κριτική των αποτελεσμάτων. Εν συνεχεία επεξηγείται αναλυτικά ο τρόπος με τον οποίο παράγονται τα γεωμετρικά μοντέλα, καθώς και οι περιπτώσεις που αναλύθηκαν. Ακολουθεί ο τρόπος κατασκευής του υπολογιστικού πλέγματος, πάνω στο οποίο επιλύονται οι εξισώσεις Navier- Stokes για ασυμπίεστο ρευστό. Τέλος με βάση τα αποτελέσματα από την εκτέλεση του κώδικα για όλες τις περιπτώσεις γίνεται μία προσπάθεια για εξαγωγή συμπερασμάτων. Εξάγονται με βάση την μελέτη των μοντέλων κάποιες ενδεικτικές κατευθυντήριες γραμμές ως προς το ποιες γεωμετρίες και τρόποι αναστόμωσης τείνουν να ευνοήσουν περισσότερο την ανάπτυξη της αθηρωματικής πλάκας αλλά και ποιες αποκαθιστούν την ροή του αίματος. / The subject of the following thesis is the study of the unsteady blood flow in the coronary arteries of the heart in normal conditions, during stenotic conditions and after restoration of the flow with an anastomotic branch. For this purpose, we use the conclusions from the international literature on the factors that can lead to the further development of stenoses, as well as guidelines on the formation of the geometrical models. In the first part we reference the most significant pathologic conditions of the heart which are the number one leading cause of death world widely. We also mention the invasive techniques with which doctors treat the coronary heart disease, emphasizing on the aorto-coronary bypass technique. Furthermore there is a review on the literature on the subject and extraction of the main conclusions we are going to use in the evaluation of the computational results We continue explaining in detail the way that the geometrical models where produced, as well as the cases which were analyzed. There is also an explanation of the way we constructed the computational grids on which we solve the incompressible Navier – Stokes equations. Finally, based on the computational results we obtain by executing the program for all the different cases we extract the basic conclusions. Based on the study of the models we try to give some basic guidelines regarding which geometries and anastomotic techniques tend to favor the further development of the atherosclerotic plaques , but also which ones restore the blood flow to the normal levels

Σκοπός: Διεξάγαμε την παρούσα μελέτη για να καταδείξουμε την ύπαρξη των βρογχικο-στεφανιαίων αναστομώσεων στο πειραματικό μοντέλο του χοίρου. Επιπλέον διερευνήσαμε την επίπτωση της αρτηριοσκλήρυνσης στις βρογχικές αρτηρίες. Υλικό – Μέθοδος: Χρησιμοποιήθηκαν τα παρασκευάσματα καρδιάς και πνευμόνων από 6 χοίρους. Επιπλέον, δείγματα βρογχικών αρτηριών ελήφθησαν από 40 ασθενείς που υποβάλλονταν σε θωρακοτομή. Σημειώθηκαν αναλυτικά οι κλινικοί και εργαστηριακοί παράγοντες κινδύνου για ανάπτυξη αρτηριοσκλήρυνσης. Αποτελέσματα: Με υπολογιστική τομογραφία, ψηφιακή αγγειογραφία και χορήγηση χρωστικής ρητίνης καταδείξαμε το αναστομωτικό δίκτυο μεταξύ των βρογχικών και κυρίως των αριστερών στεφανιαίων αρτηριών σε 5 από τα 6 παρασκευάσματα. Η μικροσκοπική εξέταση των δειγμάτων δεν στοιχειοθέτησε ύπαρξη αθηροσκλήρυνσης, παρά μόνο ύπαρξη ασβεστοποιού σκλήρυνσης του μέσου χιτώνα σε ποσοστό 2.5%, που δεν συσχετίστηκε με τους παράγοντες κινδύνου αρτηριοσκλήρυνσης. Συμπεράσματα: Με δεδομένο ότι βρογχικές αρτηρίες παρουσιάζουν ελάχιστο βαθμό ασβεστοποιού σκλήρυνσης του μέσου χιτώνα., υποθέτουμε ότι θα μπορούσαν να συνδράμουν στη στεφανιαία κυκλοφορία μέσω των προαναφερθεισών αναστομώσεων σε καταστάσεις εκσεσημασμένης στεφανιαίας νόσου. Η μελέτη μας υπογραμμίζει την σπουδαιότητα των βρογχικών αρτηριών και των βρογχικο-στεφανιαίων αναστομώσεων σε περιπτώσεις εμβολισμού των βρογχικών αρτηριών, μεταμοσχεύσεων καρδιάς-πνευμόνων και αντιμετώπισης ανευρυσμάτων θωρακικής αορτής. / Aim of the study: We conducted this study to demonstrate the coronary-bronchial anastomotic routes in a porcine model. Additionally, we estimated the incidence of bronchial arteries arteriosclerosis. Material and Methods: Six heart-lung porcine blocks were used. Furthermore, 40 bronchial arteries were obtained from patients who underwent thoracotomy. Detailed clinical and laboratory atherosclerotic risk factors of the patients were documented. Results: Using CT-scan, Digital Subtraction Angiography and colored latex, we demonstrated communications between the bronchial and coronary circulation in 5 of 6 subjects. Histology revealed no established atherosclerotic lesion and narrowing of the lumen, but medial calcific sclerosis in 2.5%, that was independent from the arteriosclerotic risk factors. Conclusions: As evidence suggests that bronchial arteries only exhibit medial calcific sclerosis, we hypothesize that bronchial arteries can contribute to the coronary flow through the broncho-coronary anastomoses in cases of severe coronary artery disease. Our study emphasizes their importance and their anastomoses to coronaries in cases of embolization, heart-lung transplantation and thoracic aorta aneurysms repair.

Η οπτική συνεκτική τομογραφία με τη χρήση συχνοτήτων ( FD-OCT) είναι μια ενδαγγειακή απεικονιστική μέθοδος που χρησιμοποιεί εγγύς στο υπέρυθρο φως, για να παράγει υψηλής ανάλυσης εικόνες του τοιχώματος του αυλού του αγγείου. Όπως και στην τεχνολογία υπερήχων, εκπέμπεται φωτεινή ενέργεια η οποία ανακλάται και εξασθενεί, σύμφωνα με την υφή του προσπιπτομένου ιστού. Το OCT μπορεί να απεικονίσει, με ανάλυση από 10 έως 20 μm, μικροδομές του αγγειακού τοιχώματος με εξαίσια λεπτομέρεια. Μέχρι σήμερα, η δυνατότητα εφαρμογής της μεθόδου είχε περιοριστεί σε μικρές αρτηρίες διαμέτρου έως 4mm και δεν είχε εφαρμοστεί in vivo στα αγγεία των κάτω άκρων, κάτωθεν του επιπέδου των βουβώνων. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να αναφερθεί για παγκοσμίως πρώτη φορά η ασφάλεια και η σκοπιμότητα της απεικόνισης με Οπτική Συνεκτική Τομογραφία του αρτηριακού άξονα των κάτω άκρων , κάτωθεν του επιπέδου της βουβώνας ( μηροϊγνυακός άξονας και κνημιαία αγγεία), καθώς και οι σχετιζόμενες με το FD-OCT επιπλοκές. Επιπρόσθετα, να διερευνηθούν για πρώτη φορά, με τη χρήση FD-OCT, τα χαρακτηριστικά του αγγειακού τοιχώματος του ανωτέρω άξονα (τόσο πριν όσο και μετά από αγγειοπλαστική ή/και τοποθέτηση stent), η μορφολογία της αθηρωματικής πλάκας, η μορφολογία και η ποσοτικοποίηση της υπερπλασίας του νέου εσωτερικού χιτώνα (neointima) εντός του stent, η επαναστένωση εντός του stent (ISR) και η κακή εναπόθεση (malapposition) των stent struts σε μια σειρά από ασθενείς που πάσχουν από περιφερική αρτηριοπάθεια (PAD). Μελετήθηκαν, με ποσοτική ανάλυση του αυλού τους (Quantitative vascular analysis), αρτηρίες με διάμετρο έως 7 χιλιοστά. Μικτά χαρακτηριστικά από περιοχές πλούσιες σε λιπίδια, εναποθέσεις ασβεστίου και ασβεστοποιημένες πλάκες, νεκρωτικές περιοχές και ίνωση εντοπίστηκαν σε όλες τις απεικονιζόμενες αθηροσκληρωτικές βλάβες. Ωστόσο, με βάση το επικρατέστερο από τα παραπάνω απεικονιστικά χαρακτηριστικά, οι βλάβες στο πλαίσιο της έρευνας ταξινομήθηκαν ως αμιγώς ινωτικές, ως ινοασβεστοποιημένες, ως πλούσιες σε λιπίδια και τέλος ως νεκρωτικές/ασβεστοποιημένες. Συσσώρευση των μακροφάγων εντός της αθηρωματικής πλάκας σημειώθηκε σε μικρό ποσοστό των de novo αθηρωματικών αλλοιώσεων. Ποικίλοι βαθμοί υπερπλασίας του νέου έσω χιτώνα απεικονίσθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις ISR αλλοιώσεων, με καθαρά ινωτικά χαρακτηριστικά και σημαντική νεοαγγείωση σε κάποιες από αυτές. Η νεοαγγείωση συνέπεσε με το επίπεδο της μέγιστης στένωσης του αγγειακού αυλού. Σημαντικού βαθμού διαχωρισμός με μεγάλο περιορισμό του αγγειακού αυλού, τέτοιος ώστε να απαιτηθεί να τοποθετηθεί ενδοαυλικό stent, ανιχνεύθηκε σε αρκετές περιπτώσεις της de novo αθηρωμάτωσης. Η ψηφιακή αφαιρετική αγγειογραφία παρέλειψε να προσδιορίσει μεγάλο ποσοστό των σοβαρών διαχωρισμών μετά από αγγειοπλαστική. Η νεοαθηροσκλήρυνση εντός του νέου έσω χιτώνα των κνημιαίων φαρμακευτικών stents (DES), είναι ένα συχνό εύρημα τόσο στους συμπτωματικούς όσο και στους ασυμπτωματικούς ασθενείς. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι, κατά αναλογία με τα εμφυτευμένα DES στα στεφανιαία αγγεία, η ελαττωματική ενδοθηλιοποίηση που προκαλείται από την εκλυόμενη φαρμακευτική ουσία, μαζί με την νεοαγγείωση που αναπτύσσεται μεταξύ των stent struts, μπορούν να υποδαυλίσουν την νεοαθηροσκλήρυνση εντός του νέου έσω χιτώνα των κνημιαίων DES, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε επαναστένωση εντός του stent (ISR) και απώλεια του εμβαδού του αυλού των περιφερικών αρτηριών. Οι παρατηρήσεις της μελέτης αυτής θέτουν σε αμφισβήτηση το παραδοσιακό τρόπο κατανόησης της περιφερειακής επαναστένωσης εντός του stent ως μιας απλής υπερπολλαπλασιαστικής απάντησης στο βαρότραυμα. Η απεικόνιση με FD-OCT είναι ένα βέλτιστο πειραματικό εργαλείο για την αξιολόγηση της εξέλιξης της αθηροσκληρωματικής νόσου και την επαναστένωση του αγγείου. Μπορεί να παρέχει υψηλής ευκρίνειας ενδοαγγειακή απεικόνιση κατά τη διάρκεια αγγειοπλαστικών επεμβάσεων στα κάτω άκρα και θα μπορούσε να αποδειχθεί κλινικά χρήσιμο για τον προσδιορισμό της εντός του stent πρόπτωσης ιστού και του strut malapposition. Παρ 'όλα αυτά, δεν πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο για τη συνήθη κλινική πρακτική μέχρι να προκύψουν στοιχεία από περαιτέρω κλινικές δοκιμές για τον καθορισμό των ειδικών ενδείξεων της απεικόνισης με FD-OCT στις περιφερικές αρτηρίες. / Optical coherence tomography (OCT) is a catheter-based imaging method that employs near-infrared light to produce high-resolution intravascular images. OCT can readily visualize vessel microstructure at a 10- to 20-μm resolution with exquisite detail. To date, however, applicability of the method has been limited to small diameter arteries (≤4 mm). To the best of the author’s knowledge, this study is the first worldwide that demonstrates the safety and clinical feasibility of frequency domain Optical Coherence Tomography (FD-OCT) imaging of infrainguinal vessels in vivo during infrainguinal angioplasty procedures. It is also the first study that reports the use of intravascular FD-OCT to detect and characterize in-stent neointimal tissue following infrapopliteal drug eluting stent (DES) placement in patients suffering from critical limb ischemia. Quantitative lumen analysis of arteries with diameter up to 7 mm was performed. High-resolution OCT images provided exquisite two-dimensional axial and longitudinal views of the infrainguinal arteries and allowed thorough investigation of a variety of angioplasty sequela, including and not limited to intimal tears and dissection flaps, white and red thrombus, stent mesh malapposition, and intrastent plaque prolapse. Of interest, OCT identified cases of suboptimal postangioplasty outcome that single-plane subtraction angiography did not recognize and accounted. Mixed features of lipid pool areas, calcium deposits and calcified plaques, necrotic areas, and fibrosis were identified in all of the imaged atherosclerotic lesions. However, based on the predominant baseline imaging findings, lesions under investigation were classified as purely fibrotic, fibrocalcific, mostly lipid-laden and necrotic/calcified. Intraplaque accumulation of macrophages was noted in some of de novo atheromatic lesions. Varying degrees of neointimal hyperplasia were demonstrated in all cases of in stent restenosis (ISR) lesions with purely fibrotic features and considerable neovascularization in some of them. The latter finding coincided with the level of maximum vessel stenosis in all cases. Neoatherosclerosis following infrapopliteal DES placement is a frequent finding in both symptomatic and asymptomatic patients. Our preliminary observations allow us to speculate that analogous to coronary implanted DES, defective endothelialization induced by the eluted drug, along with neovascularization developing between the stent struts, may incite neointimal neoatherosclerosis, which may result in ISR and lumen loss of the peripheral arteries. It also seems that infrapopliteal neoatherosclerosis may be a significant contributing factor for ISR rather than a minor and sporadic process, highlighting the clinical significance of the phenomenon. Our observations put in dispute the traditional way of understanding peripheral in-stent restenosis as a simple hyperproliferative response to barotraumas and may explain the paramount importance of aggressive risk factor modification strategies. Neointimal neoatherosclerosis as identified by FD-OCT may have a role in the development of below-the-knee restenosis and thus warrants further investigation by larger controlled studies. Moreover, it may prove clinically useful for the determination of intrastent tissue prolapse and strut malapposition. FD-OCT should not be utilized as a tool for routine clinical practice until evidence from further clinical trials emerge to determine the specific indications for OCT imaging of the peripheral arteries.