左心耳封堵器位置对器械相关血栓形成的影响

2023-AUG  18th

左心耳封堵器位置对器械相关血栓形成的影响

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1.背景介绍

房颤(Atrial Fibrillation, AF)是常见的心律失常之一，与栓塞性中风相关。约90%的房颤心源性栓塞发生在左心耳(Left Atrial Appendage, LAA)内，这主要由于局部促凝血流动力学条件所致。通过口服抗凝剂或维生素K拮抗剂进行抗凝是预防AF栓塞性卒中的金标准。对于有抗凝禁忌症或出血风险过高的患者，经皮左心耳封堵(Left Atrial Appendage Occlusion, LAAO)已成为一种有价值的替代方案，通过物理方式将左心耳封堵，与血流隔绝，从而降低栓塞风险。据报道，进行LAAO后的器械相关性血栓（Device-related thrombus, DRT）发生率为2%-16%，DRT与卒中风险增加和不良事件相关。尽管临床报告表明封堵器位置和类型对DRT有影响，但影响机制尚不清楚。因此，本研究旨在通过评估塞式和盘式LAA封堵器位置对DRT的影响，为临床观察到的DRT的发生及其对封堵器位置的依赖提供一个机制解释。

2.方法方案

本研究中使用了一名患者的心脏计算机断层扫描 (Computed Tomography, CT) 图像，该患者使用27mm Watchman Gen2.5器械接受了LAAO。胸部CT图像由Aquilion One扫描仪采集，注射50ml Visipaque 320造影剂，在收缩期中期和舒张期中期扫描。术前收缩中期图像用于重建虚拟器械植入的解剖模型，而术后收缩中期图像仅用于分析确定LAA封堵器的临床植入位置。本研究包含8个LAAO模拟情景和1个LAAO前模型。LAA封堵器采用精确的几何形状进行建模，并虚拟地植入患者特定左心房的不同位置。为了模拟塞式LAA封堵器，Gen 2.5 Watchman 27用于开口位置。Watchman 24 用于深度植入，因为在给定解剖结构中只有使用较小的器械才能实现该位置。对于盘式LAA封堵器，Amulet封堵器的镍钛诺圆盘结构是在CAD软件Inventor中建模的，虚拟植入封堵器Amulet 25（圆盘直径32 mm）和22（圆盘直径28 mm）。使用计算流体动力学对以下值进行量化：残留血液、壁面剪切应力（Wall Shear Stress，WSS）和内皮细胞活化电位（Endothelial Cell Activation Potential，ECAP）。

3.讨论

虚拟植入塞式和盘式封堵器产生八种不同的场景，如图1所示。对于塞式封堵器（图1a），NP-DS位置表示深度植入。NP-TL位置表示离轴，并导致朝向二尖瓣（Mitral Valve，MV）的空腔，而临床植入(NP-CL)的塞式封堵器与开口位置(NP-OS)相比稍微靠近近端。对于盘式封堵器（图1b），远端位置导致左上肺静脉（Left Upper Pulmonary Vein，LUPV）脊部分裸露，但长度不同。SP-DS位置表示深度植入，在LAA中形成“死胡同”，而LP-DS位置的LUPV脊长位于深度植入与开口位置交界处，由此形成的“死胡同”更小。

图1 a不同位置虚拟植入的塞式LAA封堵器，和器械位置测量结果。b不同位置虚拟植入的盘式LAA封堵器，和器械位置测量结果。LA左心房；LAA左心耳；LAAO左心耳封堵；LUPV左上肺静脉；MV二尖瓣[1]。

图2为使用不同类型和位置的 LAA封堵器前后的血流流线。除了倾斜位置（NP-TL）的塞式封堵器之外，两种类型的封堵器都阻止了血液流入左心耳。

图2不同器械类型和位置的LAAO前后血流流线图。MVO：二尖瓣开口[1]。

在所有LAAO模型中，在封堵器侧面和LUPV嵴/MV环之间以及封堵器心房表面上的螺纹插入物周围发现了残留血液（图3a）。在所有模拟场景中，进行LAAO之前的模型和塞式封堵器的离轴位置在六个心动周期后呈现最多的残留血液 (15%)。对于塞式封堵器，开口位置（NP-OS）表现出最有效的血液冲洗，冲洗半衰期最短，而远端位置（NP-DS）和LAAO前模型具有最长的冲洗半衰期（NP-DS：1.63s，LAAO前：1.73s vs NP-OS：0.81s）。与开口位置（NP-OS）相比，在临床植入(NP-CL)、离轴(NP-TL)和远端(NP-DS)位置的目标区域（Region of Interest, ROI）内残留血液明显更多（NP-CL：11%，NP-TL：15%和 NP-DS：12% vs NP-OS：8%)，如图3b所示。盘式封堵器通常比塞式封堵器导致更长的冲洗半衰期。然而，在六个心动周期后，盘式封堵器导致的残留血液较少。与开口位置的小型盘式封堵器相比，深度植入的小型盘式封堵器导致更多的残留血液（SP-DS：6％ vs SP-OS：5％），而大型盘式封堵器的位置之间没有发现差异（图3c）。图3b和c显示了最后一个心动周期ROI内的体积平均速度，LAAO前的模型呈现出最低的平均速度。总体而言，与开口位置相比，深度植入导致平均血流速度较低。使用盘式封堵器的ROI内速度高于使用塞式封堵器的ROI内速度。

图3 a使用不同类型和位置左心耳封堵器前后ROI内残留血液;b和c分别使用塞式和盘式封堵器进行LAAO前后ROI内体积平均流速和残留血液的体积分数[1]。

在模拟的LAAO场景中，时间平均壁面剪切应力（Time-averaged Wall Shear Stress，TAWSS）极低区域（TAWSS < 0.36Pa）的位置对应于残留血液积聚的区域，即螺纹插入物周围的心房表面以及封堵器的侧面和邻近组织（图4a）。关于封堵器位置的影响，深度植入塞式封堵器（NP-DS：0.21Pa vs NP-OS：0.26Pa）和小型盘式封堵器（SP-DS：0.30Pa vs SP-OS：0.35Pa）产生的TAWSS较低，而大型盘式封堵器的位置对TAWSS并无明显影响。此外，与 LAAO前相比，所有位置都会产生更高的平均WSS（0.22Pa；图4c和d）。盘式封堵器通常会在ROI内导致更高的TAWSS。高ECAP(ECAP > 1.4Pa-1)区域主要分布在螺纹插入物周围的心房表面，以及封堵器的侧面和邻近组织上（图4b）。与开口位置相比，深度植入塞式和小型的盘式封堵器会导致平均ECAP增加。塞式封堵器的深度植入导致ROI内高ECAP的面积分数增大（NP-DS：18.6% vs NP-OS：7.8%），而对于盘式封堵器，高ECAP的面积分数通常较小，并且深度植入时的面积分数仅略有增加（SP-DS：1.9% vs SP-OS：1.6%；LP-DS：1.7% vs LP- OS：1.2%；图4e)。

图4 a使用不同的设备类型和位置，在LAAO之前和之后ROI表面上的时间平均壁面剪切应力 (TAWSS)；b使用不同的设备类型和位置，在LAAO之前和之后ROI表面上的内皮细胞活化电位(ECAP)；c塞式封堵器的壁面剪切应力；d盘式封堵器的壁面剪切应力；e ROI中高ECAP的面积分数。LAAO左心耳封堵、ROI目标区域、PV肺静脉、MV二尖瓣[1]。

总之，与开口位置相比，深度植入会导致封堵器周围残留血液较多、平均WSS较低和ECAP较高，特别是在螺纹插入物周围的心房表面和周围组织上，潜在血栓风险增加。对于塞式封堵器，与开口位置相比，离轴位置会导致更多的残留血液、更高的ECAP和相似的平均WSS。总体而言，与塞式封堵器相比，使用盘式封堵器导致的残留血液更少、平均WSS更高、ECAP更低。

4.参考文献

[1] Zhaoyang Zhong, Yiting Gao, Soma Kovács, et al. Impact of left atrial appendage occlusion device position on potential determinants of device-related thrombus: a patient-specific in silico study. Clin Res Cardiol (2023). https://doi.org/10.1007/s00392-023-02228-x

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