Εισαγωγή: Προηγούμενες μελέτες δεν έχουν εξετάσει τη συμμετοχή του έσω, μέσου και έξω χιτώνα στην παροχή μηχανικής αντοχής στο τοίχωμα των ανευρυσμάτων ανιούσας θωρακικής αορτής σε σύγκριση με τις μη-ανευρυσματικές αορτές. Στην παρούσα διατριβή γίνεται σύγκριση των μηχανικών ιδιοτήτων του συνολικού τοιχώματος και των χιτώνων του μεταξύ των ανευρυσμάτων ανιούσας θωρακικής αορτής και των μη-ανευρυσματικών αορτών, με σαφή εξέταση των επιπτώσεων της μορφολογίας της αορτικής βαλβίδας, ήτοι της δίπτυχης έναντι της τρίπτυχης αορτικής βαλβίδας, και του τεταρτημορίου της αορτής.
Μέθοδοι: Ολόκληρο το ανεύρυσμα ανιούσας θωρακικής αορτής λαμβανόταν από ασθενείς που υποβάλλονταν σε επιλεκτική αντικατάστασή του με μόσχευμα, ενώ η μη-ανευρυσματική αορτή λαμβανόταν κατά τη νεκροψία από άτομα ίδιας ηλικίας. Τα δείγματα κόβονταν σε ένα ζευγάρι λωρίδων ιστού με περιφερειακό (κάθετα στη ροή του αίματος) και επιμήκη προσανατολισμό (παράλληλα στη ροή του αίματος) ανά τεταρτημόριο για το συνολικό τοίχωμα και τους τρεις χιτώνες του (που διαχωρίζονταν με χρήση ανατομικών εργαλείων), γεγονός που επέτρεπε την εξέταση του αορτικού τοιχώματος ως σύνθετη (ανομομοιογενή) δομή αποτελούμενη από πολλούς χιτώνες. Ο αορτικός ιστός (τόσο το συνολικό τοίχωμα όσο και οι διαχωρισμένοι χιτώνες του) υποβλήθηκε στο πείραμα του μονοαξονικού εφελκυσμού για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων αστοχίας και σε ιστολογική εξέταση για την ποσοτικοποίηση της περιεκτικότητας σε ελαστίνη και κολλαγόνο, καθώς επίσης και για την επιβεβαίωση της ακρίβειας του διαχωρισμού των χιτώνων.
Αποτελέσματα: Σε σύγκριση με τις μη-ανευρυσματικές αορτές, η περιεκτικότητα σε ελαστίνη ήταν μειωμένη στον έσω και μέσο χιτώνα και στο συνολικό τοίχωμα των ανευρυσμάτων ανιούσας θωρακικής αορτής από ασθενείς με δίπτυχη και τρίπτυχη αορτική βαλβίδα. Η περιεκτικότητα σε κολλαγόνο του μέσου χιτώνα ήταν μειωμένη στα ανευρύσματα ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με τρίπτυχη αορτική βαλβίδα, ενώ στον έσω και έξω χιτώνα ήταν αυξημένη και στο συνολικό τοίχωμα παρέμενε αμετάβλητη. Δεν διαπιστώθηκαν μεταβολές στην περιεκτικότητα σε κολλαγόνο μεταξύ των ανευρυσμάτων ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με δίπτυχη αορτική βαλβίδα και των μη-ανευρυσματικών αορτών. Η παραμόρφωση αστοχίας (δηλαδή η εκτασιμότητα) του συνολικού τοιχώματος και των χιτώνων ήταν σημαντικά μεγαλύτερη στις μη-ανευρυσματικές αορτές και στα ανευρύσματα ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με δίπτυχη αορτική βαλβίδα απ’ ό,τι στα ανευρύσματα ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με τρίπτυχη αορτική βαλβίδα, εύρημα που δεν επεξηγείται από τις μεταβολές στα ποσοστά ελαστίνης και κολλαγόνου που μετρήθηκαν. Η τάση αστοχίας (δηλαδή η αντοχή) του συνολικού τοιχώματος ήταν σημαντικά μεγαλύτερη στα ανευρύσματα ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με δίπτυχη αορτική βαλβίδα έναντι των ανευρυσμάτων ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με τρίπτυχη αορτική βαλβίδα, σε αναλογία με την τάση αστοχίας του μέσου χιτώνα. Η τάση και η παραμόρφωση αστοχίας σχετίζονταν αντιστρόφως με τη ηλικία στις περισσότερες ομάδες ατόμων, στους περισσότερους χιτώνες καθώς και στο συνολικό τοίχωμα, ενώ η παραμόρφωση αστοχίας σχετιζόταν ευθέως με την παραμένουσα παραμόρφωση (δηλαδή τους δομικούς δεσμούς μεταξύ των χιτώνων).
Συμπεράσματα: Δεν βρέθηκε μηχανική ευπάθεια στα ανευρύσματα ανιούσας θωρακικής αορτής ασθενών με δίπτυχη αορτική βαλβίδα, επιβεβαιώνοντας τις τρέχουσες συντηρητικές κατευθυντήριες οδηγίες που αφορούν στη διαχείριση της δίπτυχης αορτοπάθειας. Ωστόσο, βρέθηκε εξασθένηση και αυξημένη ευαισθησία σε ασθενείς με βαλβιδική ανεπάρκεια, ανεύρυσμα αορτικής ρίζας, υπέρταση και υπερλιπιδαιμία. Επιπροσθέτως, η γήρανση οδήγησε σε αυξημένη ευαισθησία του τοιχώματος στην έναρξη του αορτικού διαχωρισμού ή και σε πλήρη ρήξη του σε αμφότερες τις κατηγορίες ασθενών.
(EL)
Background: Previous studies have not examined the participation of the intimal, medial, and adventitial layers in providing mechanical strength to the ascending thoracic aortic aneurysm wall compared to the non-aneurysmal aorta. In the present dissertation, a comparison is made of the mechanical properties of the intact wall and its layers among ascending thoracic aortic aneurysms and non-aneurysmal aortas, with explicit consideration of the effects of aortic valve morphology, i.e. bicuspid vs. tricuspid aortic valve, and aortic quadrant.
Methods: Whole ascending thoracic aortic aneurysms were taken from patients undergoing elective repair, while non-aneurysmal aortas were taken from age-matched autopsy subjects. The specimens were cut into a couple of tissue strips with circumferential (i.e. perpendicular to blood flow) and longitudinal orientation (parallel to blood flow) per quadrant for the intact wall and its three layers (manually dissected with anatomical instruments), permitting examination of the aortic wall as a composite (non-homogeneous) structure comprising multiple layers. The aortic tissue (both the intact wall and its separated layers) was submitted to uniaxial tensile-testing for the determination of failure properties and to histology for the quantification of the elastin and collagen contents, as well as for the substantiation of the correctness of layer separation.
Results: Compared with the non-aneurysmal aortas, elastin content was decreased in the intimal and medial layers, and in the intact wall of ascending thoracic aortic aneurysms from patients with bicuspid and tricuspid aortic valves. Collagen content was decreased in the medial layer of ascending thoracic aortic aneurysms with tricuspid aortic valve, but increased in the intimal and adventitial layers, remaining invariant in the intact wall. No differences in collagen content were observed between ascending thoracic aortic aneurysms with bicuspid aortic valve and non-aneurysmal aortas. The intact wall and layer-specific failure stretches (i.e. the tissue extensibilities) were significantly greater in the non-aneurysmal aortas and ascending thoracic aortic aneurysms from patients with bicuspid aortic valve than in ascending thoracic aortic aneurysms from patients with tricuspid aortic valve, a finding unaccounted for by the elastin and collagen content changes measured. The intact wall failure stress (i.e. the tissue strength) was significantly greater in ascending thoracic aortic aneurysms from patients with bicuspid aortic valve than in ascending thoracic aortic aneurysms from patients with tricuspid aortic valve, in analogy with medial failure stress. Failure stress and failure stretch associated inversely with age in most subject groups, layers, and intact wall, but failure stretch correlated directly with residual stretch (i.e. the structural bonds between the layers).
Conclusions: No mechanical vulnerability was found in ascending thoracic aortic aneurysms from patients with bicuspid aortic valve, corroborating current conservative guidelines regarding the management of bicuspid aortopathy. However, weakening and added vulnerability was found in patients with valvular deficiency, aortic root aneurysm, hypertension, and hyperlipidemia. Furthermore, aging led to increased susceptibility of the aortic wall to dissection initiation and/or full rupture in both patient classes.
(EN)
