Numerical Optimization of the Neochord Mitral Valve Repair Procedure

Il cuore è composto da quattro valvole cardiache. La loro corretta funzione è necessaria per garantire costantemente un adeguato apporto di sangue all’intero sistema cardiocircolatorio. Tra le quattro valvole la più grande è la valvola mitrale, che è posta a presidio tra l'atrio e il ventricolo sinistro. Durante la fase sistolica la valvola mitrale si chiude impedendo il flusso tra le due camere e sostenendo la pressione massima che si sviluppa nel ventricolo sinistro; durante la diastole, invece, la valvola mitrale si apre permettendo il flusso del sangue dall’atrio verso il ventricolo. La fisiologica funzionalità del cuore sinistro è in parte garantita soprattutto dalla perfetta tenuta della valvola mitrale in fase sistolica. Quando ciò non avviene, spesso a causa del prolasso dei lembi della valvola stessa, si assiste al persistere di un flusso di rigurgito dal ventricolo verso l’atrio. Il rigurgito della valvola mitrale, di tipo degenerativo, è una tra le più comuni patologie cardiache e colpisce circa il 4% della popolazione oltre i 70 anni d’età. L’indesiderato sviluppo di questa patologia, con conseguente peggioramento della funzionalità del ventricolo sinistro, porta ad una serie di complicanze, quali l’ipertensione polmonare e la fibrillazione atriale, e nelle condizioni più gravi alla morte. Negli ultimi anni sono state maturate una varietà di terapie chirurgiche per trattare efficacemente questa patologia, soprattutto grazie allo sviluppo di nuove metodologie di tipo mini-invasivo. Una delle tecniche più recenti e promettenti è l’impianto di corde artificiali all’interno del ventricolo a supporto dell’esistente struttura valvolare, il cosiddetto impianto di neocorde. In questo tipo di intervento le corde artificiali sono posizionate attraverso un accesso transapicale allo scopo di ripristinale la struttura valvolare originaria e, conseguentemente, la chiusura corretta della valvola. Il seguente lavoro di tesi si concentra sull'indagine numerica della procedura di riparo Neochord. A questo scopo, è stato sviluppato un modello agli elementi finiti per indagare l’interazione tra le corde artificiali e la valvola mitrale, inizialmente su un modello idealizzato di valvola prolassata e, successivamente, su dei modelli “paziente specifico” ricavati dall’analisi di immagini cliniche (Echo e CT-scan). È stata studiata per la prima volta il ripristino della valvola mitrale nella fase intraoperatoria della procedura e sono state analizzate due modalità di tensionamento delle suture impiantate. Inoltre, per tre diverse tipologie di prolasso sono stati indagati vari scenari di possibili impianti che tenessero conto dei possibili punti di inserimento delle corde e della traiettoria finale delle stesse. Parallelamente si è cercato di indagare alcune delle complicanze procedurali comunemente riportate dai cardiochirurghi. Nello specifico, i) la rottura dei lembi nel punto di attacco delle corde, dovuta principalmente agli eccessivi stress sul lembo dovuti all’attacco delle suture e al successivo tiro, ii) l’eventuale interferenza della sutura artificiale con le strutture della valvola, in particolare con le corde native e i lembi, e iii) il sovraccarico/scarico delle suture impiantate. Il presente modello rappresenta il primo passo verso la realizzazione di uno strumento numerico per la pianificazione chirurgica, che permetta di mettere in evidenza, in fase pre-operatoria, le potenziali criticità legate alle caratteristiche individuali del prolasso trattato, rendendo possibile la messa a punto di una procedura ad hoc ottimale.