Een nieuwe studie door onderzoekers van McGill University heeft de dynamische fysieke eigenschappen van de menselijke aorta gemeten, de basis leggen voor de ontwikkeling van transplantaten die het natuurlijke gedrag van de grootste slagader van het menselijk lichaam kunnen nabootsen.

Marco Amabili, een professor in de Canadese onderzoeksleerstoel aan de afdeling Werktuigbouwkunde van McGill en zijn team gebruikten hun experimenteel ontwerp om vast te stellen hoe Dacron transplanteert, gebruikt als vaatprothese om defecte aorta's te vervangen, meten met echte. De polyester enten, ze vonden, zijn extreem stijf en zetten niet uit wanneer het hart er bloed doorheen duwt.

"Omdat de grafts helemaal niet uitzetten, ze veroorzaken verschillende cardiovasculaire problemen voor patiënten, "Zei Amabili. "Het is het equivalent van het implanteren van een zieke aorta in plaats van een gezonde."

De onderzoekers gebruikten lasers om de dynamische verplaatsing van menselijke aorta's te meten - verkregen uit harten die zijn geoogst voor transplantaties - bevestigd aan een modelcirculatielus die is ontworpen om de pulserende bloedstroom na te bootsen die wordt gegenereerd door hartslagen.

De resultaten, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling X , toonde aan dat het expansievermogen van een aorta sterk varieert met de leeftijd - aorta's van jongere donoren konden zich uitbreiden tot ongeveer 10% van hun omtrek, terwijl die van oudere donoren slechts tot 2% konden groeien. De expansie heeft een kleine vertraging ten opzichte van de pulserende druk, waardoor de bloedstroom uniformer wordt; deze vertraging neemt af met de leeftijd.

"Het dynamische gedrag van de menselijke aorta werd slecht begrepen. Wat we wel wisten, werd verkregen met behulp van invasieve katheters om ultrasone metingen van de beweging van de aorta bij mensen te verzamelen terwijl hun bloeddruk werd gemeten, zodat de gegevens beperkt waren tot rusttoestanden, " zei Amabili, die ook de senior auteur van de studie is. "Onze experimenten waren in staat om de effecten van bloeddruk en stroming op de aorta te simuleren om te begrijpen hoe deze reageert in rust of tijdens zware inspanning."

De studie zal cruciale informatie opleveren over de materialen die nodig zijn om een ​​nieuwe generatie aortaprothesen te ontwerpen met biomechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van menselijke aorta's.

"Dit onderzoek zou de kwaliteit van leven van patiënten aanzienlijk kunnen verbeteren, vooral voor degenen bij wie op jonge leeftijd transplantaten zijn geïmplanteerd, omdat ze gedurende hun hele leven een operatie zullen ondergaan om de transplantaten te vervangen zodra ze beginnen te falen, " legde Isabella Bozzo uit, een voormalige masterstudent in het laboratorium van Amabili en co-auteur van het papier. "Deze operaties zijn extreem ingrijpend en het herstel is pijnlijk, dus we willen grafts ontwikkelen die hen de meeste kans op succes geven, door toekomstige operaties te minimaliseren en de hemodynamiek van gezonde aorta's te reproduceren."

Het uitbreiden van kennis over de dynamiek van de menselijke aorta zou ook onschatbare aanwijzingen moeten opleveren voor het begrijpen van de ontwikkeling en progressie van talrijke vasculaire pathologieën zoals atherosclerotische plaque, aorta-aneurysma's en dissecties.