Quantification of Visceral Perfusion and Impact of Femoral Cannulation in Vitro Model of Aortic Dissection

Abstract

We aimed to simulate blood flow at the aortic dissection with an in-vitro vascular model and assess the impact of the cannulation method on visceral perfusion. An aortic dissection model with an acrylic aortic wall and silicone intimal flap was developed to study visceral perfusion under various cannulation conditions. The primary tear was placed in the proximal descending aorta and the re-entry site in the left common iliac artery. A cardiovascular pump was used to reproduce a pulsatile aortic flow rate as well as axillary and femoral cannulation flow rates of 3-7 L/min. Hemodynamics were analyzed by using four-dimensional flow magnetic resonance imaging. Axillary cannulation was found to collapse the true lumen at the celiac and superior mesentery arteries while combined axillary and femoral cannulation did not change the size of the true lumen. Combined axillary and femoral cannulation resulted in a larger visceral flow than did axillary cannulation alone. When axillary and femoral cannulation were used, the amount of visceral flow increased by 125% at 3 L/min, by 89% at 4 L/min, by 67% at 5 L/min, by 98% at 6 L/min, by 101% at 7 L/min, respectively, compared to those with the axillary cannulation only. Our model was useful to understanding the hemodynamics in aortic dissection. We confirmed that the intimal-flap motion can partially block blood flow to the celiac and superior mesenteric arteries, and that additional femoral cannulation can increase visceral perfusion.

혈관 실험 모델을 사용하여 대동맥 박리 시 혈류를 시뮬레이션하고 복부 장기 관류에 대한 동맥 도관 삽입 방법의 영향을 평가하는 것을 목표로 하였음. 아크릴 대동맥 벽과, 실리콘으로 혈관 내막 박리를 구현한 모델을 제작하였고, 여러 조건에서 복부 장기 관류를 분석하기 위해 고안되었음. 일차 내막 천공은 하행 대동맥의 근위부에, 이차 내막 천공은 좌측 총장골 동맥에 위치시켰음. 심혈관 펌프를 사용하여 3-7 L/min 의 박동성 혈류, 액와 및 대퇴 동맥 도관 혈류를 재현하였고, 4D flow MRI를 이용하여 혈역학을 분석하였음. 액와 도관 삽입은 복강 및 상장간막 동맥 부위에서 진성 내강을 협착시켰지만, 액와 및 대퇴 동맥 도관을 함께 삽입하였을때는 진성 내강의 크기 변화를 보이지 않았음. 액와 및 대퇴 동맥 도관의 동시 삽입은, 액와 동맥 도관만을 사용했을 때와 비교하여 복부 장기 관류량의 증가를 보였음. 액와 동맥 도관 단일 사용과 비교하여, 액와 및 대퇴 동맥 도관 삽입 시 복부 장기 관류량은 3L/min에서 125%, 4L/min에서 89%, 5 L/min에서 67%, 6 L/min에서 98%, 7 L/min에서 101% 만큼 증가함을 확인하였음. 본 실험 모델이 대동맥 박리의 혈역학을 이해하는데 유용함을 확인함. 본 실험으로 박리된 내막의 움직임이 복강 및 상장간막 동맥의 혈류를 부분적으로 차단할 수 있으며, 추가 대퇴 동맥 도관 삽입이 복부 장기 관류를 증가 시킬 수 있음을 확인하였음.