The biomechanics of ascending aortic aneurysms: The effect of measurement technique

An ascending aortic aneurysm is a pathologic enlargement of the ascending portion of the aorta. Comorbidities of dilation include aortic valve disease and connective tissue disorders. If the ascending aorta exceeds a threshold diameter, open heart surgery is recommended. This is a traumatic procedure and the recovery is demanding. As our population ages and with improved technologies to diagnose the disease, the number of cases will increase every year. Understanding the mechanics of ascending aortic tissue will help cardiac surgeons make timely decisions on when to intervene. There are many ways to characterize the mechanical properties of aortic tissue. In this study, we used biaxial and uniaxial tensile testing with an optical tracking system to record the Green-Lagrangian (Green strain) strain. Engineering and true stiffness values were calculated and compared along with patient characteristics. Aortas were classified by valve type as healthy, tricuspid, bicuspid type 1 and bicuspid type 2. The results show that diseased tissue does behave differently than healthy tissue indicating that a local remodeling does occurs to the aortic wall. There are also differences in the mechanics between the types of diseased valves suggesting that valve type also affects the way the aortic wall responds to the disturbed hemodynamic environment. Correlations between stiffness and patient characteristics show that no matter which experimented technique or method of stiffness calculation is used, relationships are generally conserved. The only difference is the magnitude of the elastic modulus. The conclusions drawn from the data would not change whether biaxial or uniaxial experiments were performed. However when comparing engineering and true stiffness, only 7/12 covariances were similar and therefore the conclusions are inconsistent.Un anévrisme de l'aorte ascendante est un agrandissement pathologique de l'aorte ascendante. Les comorbidités de dilatation incluent les maladies de la valve aortique et du tissu conjonctif. Si l'aorte ascendante dépasse un diamètre seuil, la chirurgie à cœur ouvert est recommandée. Il s'agit d'une procédure traumatique et la récupération est exigeante. Comme notre population vieillit et que les technologies pour diagnostiquer la maladie se sont beaucoup améliorées, le nombre de cas décelé va augmenter chaque année. Comprendre les mécanismes du tissu aortique ascendant aidera les chirurgiens cardiaques à prendre les bonnes décisions au bon moment. Il y a plusieurs façons de caractériser les propriétés mécaniques du tissu aortique. Dans cette étude, nous avons utilisé les essais de traction biaxiale et uniaxiale avec un système de suivi optique pour enregistrer la souche Green-Lagrange (souche verte). Valeurs de rigidité d'ingénierie et de vrai ont été calculées et comparées avec les caractéristiques des patients. Les aortes ont été classées en 4 types de valves : bonne santé, tricuspides, bicuspides de type 1 et bicuspides de type 2. Les résultats montrent que les tissus malades sont différents des tissus en bonne santé qui indiquent qu'un remodelage local se produit sur la paroi aortique. Il existe aussi des différences dans le mécanisme des différents types de valvules qui suggèrent que le type de valve affecte également la façon dont la paroi aortique répond à l'environnement perturbé hémodynamique. Les corrélations entre les caractéristiques de rigidité et le patient nous montrent que quelque-soit la technique ou la méthode de calcul utilisée pour la rigidité, les relations sont généralement conservées. La seule différence est la grandeur du module d'élasticité. Les conclusions tirées de ces données ne changeraient pas, peu importe le type d'expérimentation effectué; biaxiale ou uniaxiale. Cependant, lorsque l'on compare la rigidité d'ingénierie et de vrai, seulement 7 covariances sur 12 sont similaires et les conclusions sont contradictoires