Published April 16, 2015 | Version v1
Publication Open

Hemodynamic Changes following Aortic Valve Bypass: A Mathematical Approach

Creators

  • 1. Concordia University
  • 2. University of Abou Bekr Belkaïd
  • 3. Harvard–MIT Division of Health Sciences and Technology
  • 4. Massachusetts Institute of Technology
  • 5. McGill University

Description

Aortic valve bypass (AVB) has been shown to be a viable solution for patients with severe aortic stenosis (AS). Under this circumstance, the left ventricle (LV) has a double outlet. The objective was to develop a mathematical model capable of evaluating the hemodynamic performance following the AVB surgery. A mathematical model that captures the interaction between LV, AS, arterial system, and AVB was developed. This model uses a limited number of parameters that all can be non-invasively measured using patient data. The model was validated using in vivo data from the literature. The model was used to determine the effect of different AVB and AS configurations on flow proportion and pressure of the aortic valve and the AVB. Results showed that the AVB leads to a significant reduction in transvalvular pressure gradient. The percentage of flow through the AVB can range from 55.47% to 69.43% following AVB with a severe AS. LV stroke work was also significantly reduced following the AVB surgery and reached a value of around 1.2 J for several AS severities. Findings of this study suggest: 1) the AVB leads to a significant reduction in transvalvular pressure gradients; 2) flow distribution between the AS and the AVB is significantly affected by the conduit valve size; 3) the AVB leads to a significant reduction in LV stroke work; and 4) hemodynamic performance variations can be estimated using the model.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ثبت أن مجازة الصمام الأبهري (AVB) هي حل قابل للتطبيق للمرضى الذين يعانون من تضيق شديد في الأبهر (AS). في ظل هذه الظروف، يكون للبطين الأيسر (LV) مخرج مزدوج. كان الهدف هو تطوير نموذج رياضي قادر على تقييم الأداء الدوراني بعد جراحة AVB. تم تطوير نموذج رياضي يلتقط التفاعل بين البطين الأيسر والتهاب الفقار الروماتويدي والجهاز الشرياني و AVB. يستخدم هذا النموذج عددًا محدودًا من المعلمات التي يمكن قياسها جميعًا بطريقة غير جراحية باستخدام بيانات المريض. تم التحقق من صحة النموذج باستخدام البيانات الموجودة في الجسم الحي من الأدبيات. تم استخدام النموذج لتحديد تأثير تكوينات AVB و AS المختلفة على نسبة التدفق وضغط الصمام الأبهري و AVB. أظهرت النتائج أن AVB يؤدي إلى انخفاض كبير في تدرج الضغط عبر الصمامات. يمكن أن تتراوح نسبة التدفق عبر AVB من 55.47 ٪ إلى 69.43 ٪ بعد AVB مع التهاب الفقار الروماتويدي الحاد. كما انخفض عمل السكتة الدماغية للبطين الأيسر بشكل كبير بعد جراحة AVB ووصل إلى قيمة حوالي 1.2 جول للعديد من شدة التهاب الفقار الروماتويدي. تشير نتائج هذه الدراسة إلى ما يلي: 1) يؤدي AVB إلى انخفاض كبير في تدرجات الضغط عبر الصمام ؛ 2) يتأثر توزيع التدفق بين AS و AVB بشكل كبير بحجم صمام القناة ؛ 3) يؤدي AVB إلى انخفاض كبير في عمل شوط البطين الأيسر ؛ و 4) يمكن تقدير اختلافات الأداء الدوراني باستخدام النموذج.

Translated Description (French)

Il a été démontré que le pontage valvulaire aortique (AVB) était une solution viable pour les patients atteints de sténose aortique sévère (SA). Dans ce cas, le ventricule gauche (VG) a une double sortie. L'objectif était de développer un modèle mathématique capable d'évaluer la performance hémodynamique suite à la chirurgie AVB. Un modèle mathématique qui capture l'interaction entre LV, AS, le système artériel et AVB a été développé. Ce modèle utilise un nombre limité de paramètres qui peuvent tous être mesurés de manière non invasive à l'aide des données du patient. Le modèle a été validé à l'aide de données in vivo issues de la littérature. Le modèle a été utilisé pour déterminer l'effet de différentes configurations AVB et AS sur la proportion de débit et la pression de la valve aortique et de l'AVB. Les résultats ont montré que l'AVB conduit à une réduction significative du gradient de pression transvalvulaire. Le pourcentage de débit à travers l'AVB peut varier de 55,47 % à 69,43 % après une AVB avec une SA sévère. Le travail AVC VG a également été significativement réduit à la suite de la chirurgie AVB et a atteint une valeur d'environ 1,2 J pour plusieurs sévérités SA. Les résultats de cette étude suggèrent : 1) que l'AVB conduit à une réduction significative des gradients de pression transvalvulaires ; 2) que la distribution du débit entre l'AS et l'AVB est significativement affectée par la taille de la vanne du conduit ; 3) que l'AVB conduit à une réduction significative du travail de l'AVC VG ; et 4) que les variations de performance hémodynamique peuvent être estimées à l'aide du modèle.

Translated Description (Spanish)

Se ha demostrado que el bypass de la válvula aórtica (AVB) es una solución viable para pacientes con estenosis aórtica grave (AS). Bajo esta circunstancia, el ventrículo izquierdo (VI) tiene una doble salida. El objetivo fue desarrollar un modelo matemático capaz de evaluar el rendimiento hemodinámico tras la cirugía AVB. Se desarrolló un modelo matemático que captura la interacción entre VI, EA, sistema arterial y BAV. Este modelo utiliza un número limitado de parámetros que todos pueden medirse de forma no invasiva utilizando datos del paciente. El modelo se validó utilizando datos in vivo de la bibliografía. El modelo se utilizó para determinar el efecto de diferentes configuraciones de AVB y AS sobre la proporción de flujo y la presión de la válvula aórtica y el AVB. Los resultados mostraron que el AVB conduce a una reducción significativa en el gradiente de presión transvalvular. El porcentaje de flujo a través de la AVB puede oscilar entre el 55,47% y el 69,43% después de la AVB con una EA grave. El trabajo de ictus VI también se redujo significativamente después de la cirugía AVB y alcanzó un valor de alrededor de 1,2 J para varias severidades de EA. Los hallazgos de este estudio sugieren: 1) el AVB conduce a una reducción significativa en los gradientes de presión transvalvular; 2) la distribución del flujo entre el AS y el AVB se ve significativamente afectada por el tamaño de la válvula del conducto; 3) el AVB conduce a una reducción significativa en el trabajo de accidente cerebrovascular del VI; y 4) las variaciones del rendimiento hemodinámico se pueden estimar utilizando el modelo.

Files

journal.pone.0123000&type=printable.pdf

Files (425.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e7b6f3283e99e22e8ae4228b08544a0d
425.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التغيرات الديناميكية الدموية بعد تحويل الصمام الأبهري: نهج رياضي
Translated title (French)
Changements hémodynamiques à la suite d'un pontage valvulaire aortique : une approche mathématique
Translated title (Spanish)
Cambios hemodinámicos después de la derivación de la válvula aórtica: un enfoque matemático

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1989764549
DOI
10.1371/journal.pone.0123000

Is supplement to
https://openalex.org/W2472550262 (Other)
https://openalex.org/W2416896490 (Other)
https://openalex.org/W2416796034 (Other)
https://openalex.org/W2400438379 (Other)
https://openalex.org/W2164635865 (Other)
https://openalex.org/W2129831098 (Other)
https://openalex.org/W2121467847 (Other)
https://openalex.org/W2097423363 (Other)
https://openalex.org/W2039123455 (Other)
https://openalex.org/W1990854214 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W142463470
  • https://openalex.org/W1965079155
  • https://openalex.org/W1976331613
  • https://openalex.org/W1987862827
  • https://openalex.org/W1993630998
  • https://openalex.org/W2011731080
  • https://openalex.org/W2015667657
  • https://openalex.org/W2035479977
  • https://openalex.org/W2038748220
  • https://openalex.org/W2050752656
  • https://openalex.org/W2052080360
  • https://openalex.org/W2060710527
  • https://openalex.org/W2082258689
  • https://openalex.org/W2101463061
  • https://openalex.org/W2104279222
  • https://openalex.org/W2113718546
  • https://openalex.org/W2115016081
  • https://openalex.org/W2118168408
  • https://openalex.org/W2125033270
  • https://openalex.org/W2128776546
  • https://openalex.org/W2142034931
  • https://openalex.org/W2145887973
  • https://openalex.org/W2145950740
  • https://openalex.org/W2154722118
  • https://openalex.org/W2169671110
  • https://openalex.org/W241893115
  • https://openalex.org/W44479026