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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-14092023-165843
Document
Author
Full name
Bruno Donega Constantin
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Silva, Erasmo Simao da (President)
Leao, Pedro Puech
Monteiro, José Augusto Tavares
Silva, Jose Carlos Costa Baptista da
Title in Portuguese
Correlação entre a morfologia de aneurismas da aorta abdominal e a biomecânica de fragmento da parede aneurismática
Keywords in Portuguese
Aneurisma aórtico roto
Aneurisma da aorta abdominal
Angiografia por tomografia computadorizada
Biomecânica
Estresse mecânico
Tomografia computadorizada
Abstract in Portuguese
Introdução: diversos estudos buscam compreender como aspectos geométricos específicos de aneurismas da aorta abdominal (AAA), como assimetrias, irregularidades parietais, tortuosidades, entre outros, podem influenciar na evolução dos aneurismas, como, acelerar a dilatação e até determinar a rotura destes AAA. Atualmente, o critério para indicação de tratamento cirúrgico dos aneurismas da aorta abdominal é baseado principalmente no diâmetro transverso máximo, entretanto, este não se mostra perfeitamente acurado. Neste contexto, sabe-se que o conhecimento das propriedades biomecânicas intrínsecas da parede aneurismática, por meio de testes destrutivos biomecânicos uniaxiais, pode contribuir neste campo de estudo. Objetivo: correlacionar medidas geométricas (unidimensional, bidimensional e tridimensional) de imagens tomográficas pré-operatórias de AAA, com medidas biomecânicas de fragmentos da parede anterior destes AAA obtidas em correções cirúrgicas abertas dos aneurismas. Métodos: trata-se de um estudo retrospectivo com 47 indivíduos com diagnóstico de AAA, que foram operados por cirurgia aberta, nos quais realizou-se a extração de um fragmento da parede anterior aneurismática de cada indivíduo, sendo que, estes fragmentos foram submetidos a testes destrutivos biomecânicos uniaxiais para a obtenção dos seguintes dados biomecânicos: força máxima aplicada, tensão de falência, estresse de falência, energia de deformação e deformação no momento da falência, além da medida da espessura dos fragmentos. Nestes mesmos pacientes foram realizadas análises de tomografias pré-operatórias com extração de 26 índices geométricos subdivididos em: 9 índices unidimensionais, 6 índices bidimensionais e 11 índices tridimensionais. Os dados foram submetidos a análise estatística no programa SPSS versão 28.0.1. Resultados: a espessura dos fragmentos dos AAA rotos foi mais fina do que nos AAA não rotos (p < 0,05). Comparando índices geométricos tomográficos e parâmetros biomecânicos dos fragmentos aórticos, pelo coeficiente de Pearson, foram encontradas correlações positivas e lineares, com significância estatística (p < 0,05) entre: força máxima aplicada versus diâmetro máximo dos AAA (r = 0,408); força máxima aplicada versus razão diâmetro/altura do AAA (r = 0,360); tensão de falência versus diâmetro máximo do AAA (r = 0,372); tensão de falência versus razão diâmetro/altura do AAA (r =0,354); estresse de falência versus diâmetro máximo do AAA (r = 0,360); estresse de falência versus razão diâmetro/altura do AAA (r = 0,289). Foi observado que as variáveis geométricas diâmetro máximo e razão diâmetro/altura do AAA são correlacionadas. Pela análise de regressão simples observou-se que o R2 variou entre 8,3% e 16,7% e todos os modelos mostraram-se significativos (p < 0,05). Dividindo a amostra entre AAA rotos e não rotos, não se observou diferença estatística entre os parâmetros biomecânicos e geométricos. Conclusões: o diâmetro máximo dos AAA e a variável geométrica razão diâmetro/altura do AAA foram linearmente e positivamente correlacionadas com parâmetros de resistência (força máxima, tensão de falência e estresse de falência) de fragmentos da parede anterior dos AAA. Não houve correlações entre os demais índices geométricos (unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais) e os parâmetros biomecânicos localizados na parede anterior dos AAA
Title in English
Correlation between morphology of abdominal aortic aneurysms and biomechanical tests of aneurysmal wall fragments
Keywords in English
Abdominal aortic aneurysm
Biomechanics
Computed tomography
Computed tomography angiography
Mechanical stress
Ruptured aortic aneurysm
Abstract in English
Introduction: several studies seek to understand how specific geometric aspects of abdominal aortic aneurysms (AAA), such as asymmetries, parietal irregularity, tortuosity, among others, can influence the evolution of aneurysms, such as accelerating dilatation and even determining the rupture of these AAA. Currently, the criterion for indicating surgical treatment of abdominal aortic aneurysms is based exclusively on the maximum transverse diameter, however, this criterion is not perfectly accurate. In this context, it is known that knowledge about the intrinsic biomechanical properties of the aneurysmal wall, through uniaxial biomechanical destructive tests, can contribute to this field of study. Objective: evaluate how specific morphologic aspects of abdominal aortic aneurysms (AAA), including asymmetry, curvatures, tortuosity, among others can influence the intrinsic biomechanical properties of the AAAs wall. This study analyzed the correlation of geometric measurements (one-dimensional, two-dimensional, and three-dimensional) of preoperative tomographic images of AAA with uniaxial biomechanical tests of the arterial wall fragments of these AAA obtained in open surgical repair of aneurysms. Methods: It was a retrospective and observational study with 47 individuals diagnosed with AAA, who underwent open surgery, in which a fragment of the anterior wall of the AAA of each individual was extracted. The aortic fragments were subjected to uniaxial biomechanical destructive tests to obtain the following data: maximum load, failure stress, failure tension, failure strain energy, strain, and fragment thickness. In the same patients, preoperative computed tomography scans were performed with the extraction of 26 geometric indices, subdivided into nine one-dimensional indices, six two-dimensional indices, and eleven three-dimensional indices. Data were subjected to statistical analysis using SPSS version 28.0.1. Results: the fragment thickness of the ruptured AAA was thinner than that of the unruptured AAA (p < 0.05). By comparing tomographic geometric indices and biomechanical parameters of the aortic fragments using Pearson's coefficient, positive and linear correlations (p < 0.05) were observed between the geometric variable maximum diameter (Dmax) of the AAA with maximum load (r = 0.408), failure tension (r = 0.372), and failure stress (r = 0.360). Positive and linear correlations were also observed between the variable diameter/height ratio (DHr) and the maximum load (r = 0.360), failure tension (r = 0.354), and failure stress (r = 0.289). The geometric variable DHr was dependent and correlated with Dmax. Simple regression analysis showed that R2 varied between 8.3% and 16.7%, and all models were significant (p < 0.05). Comparing ruptured and unruptured AAA, no statistical difference was observed between the biomechanical and geometric parameters. Conclusion: maximum diameter and the variable diameter/height ratio were linearly and positively correlated with the resistance parameters (maximum load, failure tension, and failure stress) of the AAA fragments. The variable diameter/height ratio is dependent and correlated with maximum diameter. There was no correlation between the other geometric indices and the biomechanical parameters of the AAA wall
 
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Publishing Date
2023-10-10
 
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