تاثیر ویژگی‌های مادی پلاک کلسیفیه بر عملکرد تاوی: تحلیل اجزای محدود

درمان تنگی دریچه‌ی آئورت با استفاده از کاشت دریچه آئورت ترنسکتتر (تاوی) به‌عنوان روش جایگزین کم‌تهاجمی برای جراحی قلب باز مطرح شده است. با این حال، عوارضی مانند آمبولی، نشت پاراوالویولار، پارگی ریشه آئورت و جابه‌جایی پروتز، هم‌چنان چالش‌های قابل توجهی به‌شمار می‌روند. شبیه‌سازی‌های محاسباتی پیشرفته ابزاری قدرتمند برای حمایت از پزشکان در برنامه‌ریزی روش تاوی و کاهش عوارض احتمالی ارائه می‌دهند. در این مقاله، برای بررسی تاثیر پلاک‌های کلسیفیه بر عملکرد زیست-مکانیکی ایمپلنت تاوی، یک مدل سه‌بعدی از قلب بیمار بر اساس تصاویر سی‌تی‌اسکن و با به‌کارگیری نرم‌افزار میمیکس بازسازی شد. سپس برای مدل‌سازی عملکرد ایمپلنت تاوی در شرایط مختلف، سه شبیه‌سازی جداگانه‌ی اجزای محدود انجام شد. یک شبیه‌سازی برای دریچه‌ی سالم بدون کلسیفیکاسیون و دو دریچه نیز با پلاک‌های کلسیفیه، با دو گونه‌ی متفاوت از ویژگی‌های مکانیکی، انجام شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که وجود و ویژگی‌های مکانیکی خاص پلاک‌های کلسیفیه در دریچه‌ی آئورت بومی، بر توزیع تنش و تغییرشکل‌های ساختاری بافت قلبی میزبان و دریچه‌ی پروتزی تاثیر می‌گذارد. به‌ویژه، ضایعات کلسیفیه محیط زیست‌مکانیکی را به‌طور قابل توجهی تغییر داده و به تمرکز تنش‌های موضعی و تغییر در هم‌پوشانی برگچه‌ها می‌انجامد. این پژوهش بر اهمیت گنجاندن دقیق خواص مکانیکی پلاک‌های کلسیفیه در مدل‌های محاسباتی برای پیش‌بینی دقیق رفتار دریچه ی پروتزی کاشته شده و بهینه‌سازی نتایج تاوی تاکید می‌کند. این یافته‌ها بینش‌های ارزشمندی را برای برنامه‌ریزی شخصی‌سازی شده، برای انجام عمل و توسعه‌ی نسل بعدی دستگاه‌های تاوی ارائه می‌دهند.

impact of calcified plaque material properties on tavi performance: a finite element analysis

transcatheter aortic valve implantation (tavi) has revolutionized the treatment of aortic stenosis, offering a minimally invasive alternative to traditional open-heart surgery. despite its advantages, tavi procedures are still associated with substantial complications, including embolism, paravalvular leak, aortic root rupture, and prosthesis migration. to enhance procedural safety and efficacy, advanced computational simulations are increasingly being employed as powerful tools to aid clinicians in pre-operative planning and mitigate potential risks. in this paper, a patient-specific approach was utilized to reconstruct a high-fidelity 3d model of a patient's heart from ct scan images using mimics software. to achieve this, three distinct finite element simulations were performed to model the tavi implantation process under various conditions; a healthy valve without calcification, and valves with calcified plaques exhibiting two different mechanical properties. the simulation results demonstrated that the presence and specific mechanical characteristics of calcified plaques within the native aortic valve profoundly impact the stress distribution and structural deformations of both the host cardiac tissue and the prosthetic valve. specifically, calcified lesions significantly altered the biomechanical environment, leading to localized stress concentrations and altered leaflet coaptation. this research underscores the critical importance of accurately incorporating the mechanical properties of calcified plaques into computational models for precise prediction of implanted prosthetic valve behavior and optimization of tavi outcomes. these findings contribute valuable insights for personalized procedural planning and the development of next-generation tavi devices.