transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2024-11-5-388-397CDZJQEtransmed-991Research ArticleСЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯCARDIOVASCULAR MEDICINEРазработка устройства для измерения параметров корня аорты и позиционирования створок аортального клапана при клапаносохраняющем протезировании корня аортыDevelopment of a device for assessment of aortic root parameters and positioning of aortic valve cusps during aortic valve-sparing root replacementУспенскийВ. Е.UspenskyV. E.

Успенский Владимир Евгеньевич, д.м.н., заведующий научно-исследовательской лабораторией заболеваний аорты и аортального клапана

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

Vladimir E. Uspensky, M.D., Dr. Habil., Head of the Research Laboratory of Aorta and Aortic Valve Diseases

Akkuratova str., 2, Saint Petersburg, 197341

v.e.uspenskiy@gmail.comТороповаЯ. Г.ToropovaYa. G.

Торопова Яна Геннадьевна, д.б.н., заместитель директора по научной работе Института экспериментальной медицины

Санкт-Петербург

Yana G. Toropova, Dr. Habil., Deputy Director for Research, Institute of Experimental Medicine

Saint Petersburg

СапранковВ. Л.SaprankovV. L.

Сапранков Валерий Леонидович, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории заболеваний аорты и аортального клапана

Санкт-Петербург

Valeriy L. Saprankov, M.D., Junior Researcher, Research Laboratory of Aorta and Aortic Valve Diseases

Saint Petersburg

МазинВ. И.MazinV. I.

Мазин Виктор Игоревич, очный аспирант кафедры сердечно-сосудистой хирургии

Санкт-Петербург

Viktor I. Mazin, full-time postgraduate student of the Department of Cardiovascular Surgery

Saint Petersburg

МининС. А.MininS. A.

Минин Сергей Александрович, врач — анестезиолог-реаниматолог

Санкт-Петербург

Sergey A. Minin, anesthesiologist-intensive care specialist

Saint Petersburg

ГуськоваМ. В.GuskovaM. V.

Гуськова Мария Владимировна, врач-стажер отделения сердечно-сосудистой хирургии № 1

Санкт-Петербург

Maria V. Guskova, fellow of the cardiovascular surgery department No. 1

Saint Petersburg

МоисееваО. М.MoiseevaO. M.

Моисеева Ольга Михайловна, д.м.н., директор Института сердца и сосудов

Санкт-Петербург

Olga M. Moiseeva, M.D., Dr. Habil., Director of the Heart and Vessels Institute

Saint Petersburg

ГордеевМ. Л.GordeevM. L.

Гордеев Михаил Леонидович, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник научно-исследовательского отдела кардиоторакальной хирургии

Санкт-Петербург

Mikhail L. Gordeev, M.D., Dr. Habil., Full Professor, Chief Researcher of the Research Department of Cardiothoracic Surgery

Saint Petersburg

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian Federation202410112024115388397Copyright © Успенский В.Е., Торопова Я.Г., Сапранков В.Л., Мазин В.И., Минин С.А., Гуськова М.В., Моисеева О.М., Гордеев М.Л., 20242024Успенский В.Е., Торопова Я.Г., Сапранков В.Л., Мазин В.И., Минин С.А., Гуськова М.В., Моисеева О.М., Гордеев М.Л.Uspensky V.E., Toropova Y.G., Saprankov V.L., Mazin V.I., Minin S.A., Guskova M.V., Moiseeva O.M., 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://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/991

Актуальность. Перспективным методом хирургического лечения аневризмы корня и восходящей аорты (ВА) при неизмененных створках аортального клапана (АК) является протезирование корня и ВА с реимплантацией АК (операция Дэвида). До настоящего времени не сформулированы однозначные критерии, позволяющие сделать выбор в пользу клапаносберегающей либо клапаноуносящей операции. Главными критериями остаются результаты визуальной ревизии и выбор метода лечения на основании опыта хирурга. Цель. В эксперименте разработать прототип и методику применения устройства позиционирования створок АК, которое позволит упростить и cтандартизировать клапаносохраняющее протезирование корня аорты, улучшить результаты и повысить воспроизводимость данных операций. Материалы и методы. Трехмерное (3D) моделирование компонентов устройства выполнено в параметрической среде автоматизированного проектирования с открытым исходным кодом FreeCAD 0.20.1. Двумерные эскизы преобразовывались в трехмерные модели и экспортировались в виде файлов формата stl для 3D-печати. Твердые компоненты модели изготавливались из полимолочной кислоты (PLA-пластик), эластичные — из резиноподобного фотополимера (Dropstil F556 10 shore A) также методом 3D-печати по технологии SLA. Результаты. Устройство представляет собой 2 одинаковых кольца-измерителя переменного диаметра, соединенных между собой тремя стойками переменной длины. В верхней части каждого из креплений стоек к дистальному кольцу имеются T-образные вырезы для временного закрепления нитей-держалок, проведенных через комиссуры створок АК. Для проксимальной фиксации протеза аорты и проксимального кольца-измерителя используются 3 П-образных шва, проведенных изнутри кнаружи через фиброзное кольцо АК, проксимальную часть сосудистого протеза и взятых в турникеты. Диаметры колец-измерителей могут бесступенчато меняться в диапазоне 25–40 мм путем вращения червячного привода. С внутренней стороны устройства помещается сосудистый протез, швы-держалки, фиксированные к вершинам комиссур, фиксируются в Т-образных вырезах в верхних частях стоек. Устройство позволит менять положение точки коаптации створок, площадь коаптации и выполнять гидравлические пробы в условиях разных позиций створок, а также переменных диаметров на уровне фиброзного кольца АК и синотубулярного соединения (25–40 мм). При достижении целевой позиции точки коаптации, площади коаптации и удовлетворительного результата гидравлической пробы створки с комиссурами фиксируются внутри протеза, устройство удаляется. Заключение. Создано новое устройство для облегчения выполнения, воспроизводимости и стандартизации клапаносохраняющего протезирования АК. Полученные результаты позволят облегчить и ускорить выполнение клапаносохраняющего протезирования корня и ВА, повысить воспроизводимость методики, снизить риски осложнений.

Background. A promising method of surgical treatment of aneurysms of the root and ascending aorta (AA) with unchanged aortic valve (AV) cusps is aortic valve-sparing root replacement (VSRR) with AV reimplantation (David procedure). To date, there are no clear indications to make a choice in favor of valve-replacing or valve-sparing intervention. The result of visual evaluation and the choice of treatment method based on the surgeon’s experience remains the main criteria. Objective. In the experiment to develop a prototype and method of application of the device for positioning of AV cusps, which will simplify and standardize aortic valve-sparing root replacement, improve the results and increase the reproducibility of these operations. Design and methods. Three-dimensional (3D) modeling of the device components was performed in the parametric open-source computer-aided design environment FreeCAD 0.20.1. Two-dimensional sketches were converted into three-dimensional models and exported as stl files for 3D printing. Solid components of the model were made of polylactic acid (PLA-plastic), elastic components were made of rubber-like photopolymer (Dropstil F556 10 shore A) also by 3D printing using SLA technology. Results. The device consists of 2 similar ring-sizers of variable diameter connected by three struts of variable length. In the upper part of each of the struts fastenings to the distal ring represents T-shaped cutouts for temporary locking of the suture-holders passed through the commissures of the AV cusps. For proximal locking of the aortic graft and the proximal ring-sizer, 3 U-shaped sutures are used, passed from inside to outside through the AV ring, the proximal part of the graft and taken in the tourniquets. The diameters of the ring-sizers can be varied between 25–40 mm by rotating a worm drive. A graft is placed on the inner side of the device, the suture-holders attached to the tops of the commissures are locked in the T-shaped notches in the upper parts of the struts. The device will allow changing the position of the coaptation point, coaptation square and performing hydraulic tests in different positions of the cusps, as well as variable diameters at the level of the AV ring and sinotubular junction (25–40 mm). When the target position of the coaptation point, coaptation area and satisfactory hydraulic test result are achieved, the cusps with commissures are locked inside the graft and the device is removed. Conclusion. A new device has been developed to facilitate, reproduce, and standardize VSRR. The results obtained will facilitate and accelerate the performance of VSRR, increase the reproducibility of the technique, and reduce the risks of complications.

аневризмааортальный клапанвоспроизводимость результатовгрудная аортаклапаносохраняющийреимплантациятехнологиятрехмерная печатьaneurysmaortic valvereimplantationreproducibility of resultstechnologythoracic aortathree-dimensional printingvalve-sparingРабота выполнена в рамках плановой темы государственного задания «Разработка устройства для клапаносохраняющей коррекции аортальной недостаточности», номер ЕГИСУ 123021000152-9.The work was performed within the framework of the planned topic of the state task “Development of a device for valve-sparing correction of aortic insufficiency”, EGISU number 123021000152-9.ReferencesХубулава Г.Г., Марченко С.П., Старчик Д.А. и др. Геометрические и морфологические характеристики корня аорты в норме и при недостаточности аортального клапана. Хирургия. Журнал им. Н. И. Пирогова. 2018; 5:4–12. DOI: 10.17116/hirurgia201854-12.Khubulava GG, Marchenko SP, Starchik DA, et al. Geometric and morphological features of the aortic root in norm and aortic regurgitation. Xirurgiya. Zhurnal im. N. I. Pirogova=Pirogov Russian Journal of Surgery. 2018; 5:4– 12. In Russian. DOI: 10.17116/hirurgia201854-12.Mazzolai L, Teixido-Tura G, Lanzi S, et al. 2024 ESC Guidelines for the management of peripheral arterial and aortic diseases. European heart journal. 2024; 45:36: 3538–3700. DOI: 10.1093/eurheartj/ehae179.Mazzolai L, Teixido-Tura G, Lanzi S, et al. 2024 ESC Guidelines for the management of peripheral arterial and aortic diseases. European heart journal. 2024; 45:36: 3538–3700. DOI: 10.1093/eurheartj/ehae179.Le Polain de Waroux JB, Pouleur AC, Goffinet C, et al. Functional anatomy of aortic regurgitation: accuracy, prediction of surgical repairability, and outcome implications of transesophageal echocardiography. Circulation. 2007; 116(11 Suppl):I264–9. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.680074.Le Polain de Waroux JB, Pouleur AC, Goffinet C, et al. Functional anatomy of aortic regurgitation: accuracy, prediction of surgical repairability, and outcome implications of transesophageal echocardiography. Circulation. 2007; 116(11 Suppl):I264–9. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.680074.El Khoury G, de Kerchove L. Principles of aortic valve repair. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2013; 145(3 Suppl): S26–9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2012.11.071.El Khoury G, de Kerchove L. Principles of aortic valve repair. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2013; 145(3 Suppl): S26–9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2012.11.071.Bentall H, De Bono A. A technique for complete replacement of the ascending aorta. Thorax. 1968; 23:4:338– 9. DOI: 10.1136/thx.23.4.338.Bentall H, De Bono A. A technique for complete replacement of the ascending aorta. Thorax. 1968; 23:4:338– 9. DOI: 10.1136/thx.23.4.338.De Paulis R, Scaffa R, Salica A, et al. Biological solutions to aortic root replacement: valve-sparing versus bioprosthetic conduit. Journal of visualized surgery. 2018; 4:94. DOI: 10.21037/jovs.2018.04.12.De Paulis R, Scaffa R, Salica A, et al. Biological solutions to aortic root replacement: valve-sparing versus bioprosthetic conduit. Journal of visualized surgery. 2018; 4:94. DOI: 10.21037/jovs.2018.04.12.David TE, Feindel CM. An aortic valve-sparing operation for patients with aortic incompetence and aneurysm of the ascending aorta. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 1992; 103:4:617–21; discussion 622. DOI: 10.1016/s0003-4975(02)04135-8.David TE, Feindel CM. An aortic valve-sparing operation for patients with aortic incompetence and aneurysm of the ascending aorta. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 1992; 103:4:617–21; discussion 622. DOI: 10.1016/s0003-4975(02)04135-8.Fagan A, Pillai R, Radleysmith R, et al. Results of new valve conserving operation for treatment of aneurysms or acute dissection of aortic root. Br Heart J. 1983;49:302.Fagan A, Pillai R, Radleysmith R, et al. Results of new valve conserving operation for treatment of aneurysms or acute dissection of aortic root. Br Heart J. 1983;49:302.Hess PJ, Jr., Klodell CT, Beaver TM, et al. The Florida sleeve: a new technique for aortic root remodeling with preservation of the aortic valve and sinuses. The Annals of thoracic surgery. 2005; 80:2:748–50. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2004.02.092.Hess PJ, Jr., Klodell CT, Beaver TM, et al. The Florida sleeve: a new technique for aortic root remodeling with preservation of the aortic valve and sinuses. The Annals of thoracic surgery. 2005; 80:2:748–50. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2004.02.092.Ross DN. Replacement of aortic and mitral valves with a pulmonary autograft. Lancet (London, England). 1967; 2:7523:956–8. DOI: 10.1016/s0140-6736(67)90794-5.Ross DN. Replacement of aortic and mitral valves with a pulmonary autograft. Lancet (London, England). 1967; 2:7523:956–8. DOI: 10.1016/s0140-6736(67)90794-5.Чернявский А.М., Хван Д.С., Альсов С.А. и др. Качество жизни пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты после клапансохраняющих операций. Кардиология. 2017; 57:9:47–52. DOI: 10.18087/cardio.2017.9.10017.Chernyavsky AM, Khvan DS, Alsov SA, et al. Quality of life of patients with the ascending aorta aneurism after valve-sparing surgery. Cardiology. 2017; 57:9:47–52. In Russian DOI: 10.18087/cardio.2017.9.10017.Arabkhani B, Klautz RJM, de Heer F, et al. A multicentre, propensity score matched analysis comparing a valve-sparing approach to valve replacement in aortic root aneurysm: Insight from the AVIATOR database. European journal of cardio-thoracic surgery : official journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery. 2023; 63:2:ezac514. DOI: 10.1093/ejcts/ezac514.Arabkhani B, Klautz RJM, de Heer F, et al. A multicentre, propensity score matched analysis comparing a valve-sparing approach to valve replacement in aortic root aneurysm: Insight from the AVIATOR database. European journal of cardio-thoracic surgery : official journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery. 2023; 63:2:ezac514. DOI: 10.1093/ejcts/ezac514.Чарчян Э.Р., Белов Ю.В., Степаненко А.Б. и др. Клапансберегающие операции при расслоении аорты А типа с аортальной недостаточностью. Кардиология. 2014; 6:91–6. DOI: 10.18565/cardio.2014.6.91-96.Charchian ÉR, Belov IuV, Stepanenko AB, et al. Valve-sparing technique for type A aortic dissection with insufficiency of aortic valve. Cardiology. 2014; 6:91–6. In Russian DOI: 10.18565/cardio.2014.6.91-96.Mastrobuoni S, Govers PJ, Veen KM, et al. Valve-sparing aortic root replacement using the reimplantation (David) technique: a systematic review and meta-analysis on survival and clinical outcome. Annals of cardiothoracic surgery. 2023; 12:3: 149–58. DOI: 10.21037/acs-2023-avs1-0038.Mastrobuoni S, Govers PJ, Veen KM, et al. Valve-sparing aortic root replacement using the reimplantation (David) technique: a systematic review and meta-analysis on survival and clinical outcome. Annals of cardiothoracic surgery. 2023; 12:3: 149–58. DOI: 10.21037/acs-2023-avs1-0038.Хван Д.С., Сирота Д.А., Жульков М.О. и др. Отдаленные результаты методики Florida sleeve у пациентов с аневризмой восходящего отдела аорты и аортальной недостаточностью. Ангиология и сосудистая хирургия. 2020; 26:4:108–118. DOI: 10.33529/ANGIO2020411.Khvan DS, Sirota DA, Zhul’kov MO, et al. Remote results of Florida Sleeve technique in patients with ascending aortic aneurysms and aortic insufficiency. Angiology and Vascular Surgery. 2020; 26:4:108–118. In Russian DOI: 10.33529/ANGIO2020411.Бокерия Л.А., Милиевская Е.Б., Прянишников В.В. и др. Сердечно-сосудистая хирургия–2022. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. М.: НМИЦ ССХ им. А. Н. Бакулева Минздрава России; 2023: 344.Bokeria LA, Milievskaya EB, Pryanishnikov VV, et al. Cardiovascular surgery–2022. Diseases and congenitalanomalies of the circulatory system. Moscow: Bakoulev NMRC of CVS of the Ministry of Health of Russia. 2023: 344. In RussianSchafers HJ. Aortic valve repair: easy and reproducible? The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2015; 149:1:129–30. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2014.09.022.Schafers HJ. Aortic valve repair: easy and reproducible? The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2015; 149:1:129–30. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2014.09.022.Schafers HJ, Schmied W, Marom G, et al. Cusp height in aortic valves. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2013; 146:2:269–74. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2012.06.053.Schafers HJ, Schmied W, Marom G, et al. Cusp height in aortic valves. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 2013; 146:2:269–74. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2012.06.053.Гордеев М.Л., Успенский В.Е., Ибрагимов А.Н. и др. Хирургическое лечение аневризм восходящего отдела аорты. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2016; 9:3:42–50. DOI: 10.17116/kardio20169342-50.Gordeev ML, Uspenskiĭ VE, Ibragimov AN, et al. Surgical treatment of ascending aortic aneurysms. Kardiologiya i serdechno-sosudistaya xirurgiya =Russian Journal of Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2016; 9:3:42–50. In Russian DOI: 10.17116/kardio20169342-50.Болдырев С.Ю., Маньков Д.Р., Россоха О.А. и др. Новое устройство для формирования проксимальной части сосудистого протеза для реконструкции корня аорты у больных с аневризмой и расслоением восходящей аорты. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2014; 7:1:41–43.Boldyrev SIu, Man’kov DR, Rossokha OA, et al. New device for forming of the proximal part of vascular graft for the aortic root reconstruction in patients with ascending aorta aneurysm and bundle. Kardiologiya i serdechno-sosudistaya xirurgiya=Russian Journal of Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2014; 7:1:41–43. In RussianDavid TE. Aortic valve-sparing operations. Ann Thorac Surg. 2024; 117:1:45–53. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2023.09.027.David TE. Aortic valve-sparing operations. Ann Thorac Surg. 2024; 117:1:45–53. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2023.09.027.Elibol A. A novel device for technical standardization of valve-sparing aortic root reimplantation. Turk Gogus Kalp Damar Cerrahisi Derg. 2020; 28:1:43–52. DOI: 10.5606/tgkdc.dergisi.2020.19182.Elibol A. A novel device for technical standardization of valve-sparing aortic root reimplantation. Turk Gogus Kalp Damar Cerrahisi Derg. 2020; 28:1:43–52. DOI: 10.5606/tgkdc.dergisi.2020.19182.Love JW, Hanlon JG. Device and method for assessing the geometry of a heart valve. Patent #US 6598307 B2, 29.06.2003.Love JW, Hanlon JG. Device and method for assessing the geometry of a heart valve. Patent #US 6598307 B2, 29.06.2003.Paolitto A, Paquette J, Valentini V. Surgical tool for measurement of valve annulus and cusp geometry. Patent #US 8317696 B2, 27.11.2012.Paolitto A, Paquette J, Valentini V. Surgical tool for measurement of valve annulus and cusp geometry. Patent #US 8317696 B2, 27.11.2012.Dobrilovich N. Heart valve sizing ring for valvesparing aortic root remodeling procedures. Patent #US 10182913 B2, 22.01.2019.Dobrilovich N. Heart valve sizing ring for valvesparing aortic root remodeling procedures. Patent #US 10182913 B2, 22.01.2019.Tyler B, Gullotti D, Mangraviti A, et al. Polylactic acid (PLA) controlled delivery carriers for biomedical applications. Advanced drug delivery reviews. 2016; 107:163–75. DOI: 10.1016/j.addr.2016.06.018.Tyler B, Gullotti D, Mangraviti A, et al. Polylactic acid (PLA) controlled delivery carriers for biomedical applications. Advanced drug delivery reviews. 2016; 107:163–75. DOI: 10.1016/j.addr.2016.06.018.Yu C, Schimelman J, Wang P, et al. Photopolymerizable biomaterials and light-based 3D printing strategies for biomedical applications. Chemical reviews. 2020; 120:19:10695–10743. DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00810.Yu C, Schimelman J, Wang P, et al. Photopolymerizable biomaterials and light-based 3D printing strategies for biomedical applications. Chemical reviews. 2020; 120:19:10695–10743. DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00810.Akimoto H, Tsuru Y, Yokoyama H, et al. Commissure holder: an innovative device for aortic valvesparing technique. The Annals of thoracic surgery. 2001; 71:4:1380–1. DOI: 10.1016/s0003-4975(00)02451-6.Akimoto H, Tsuru Y, Yokoyama H, et al. Commissure holder: an innovative device for aortic valvesparing technique. The Annals of thoracic surgery. 2001; 71:4:1380–1. DOI: 10.1016/s0003-4975(00)02451-6.Jelenc M, Jelenc B, Kneževic I, et al. New graft sizing rings for aortic valve reimplantation procedures. Interactive cardiovascular and thoracic surgery. 2018; 26:1:1–3. DOI: 10.1093/icvts/ivx257.Jelenc M, Jelenc B, Kneževic I, et al. New graft sizing rings for aortic valve reimplantation procedures. Interactive cardiovascular and thoracic surgery. 2018; 26:1:1–3. DOI: 10.1093/icvts/ivx257.

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