Ένα παράδοξο οδηγεί στην αποκάλυψη του ρόλου της υδροδυναμικής καταπόνησης στον ανιόντα αορτικό διαχωρισμό

Ο οξύς αορτικός διαχωρισμός στην ανιούσα αορτή είναι μια θανατηφόρα ασθένεια που χαρακτηρίζεται κυρίως από την ρήξη που αναπτύσσεται στο έσω αορτικό τοίχωμα. Στον οξύ αορτικό διαχωρισμό, αίμα υπό πίεση ρέει μεταξύ των χιτώνων του αορτικού τοιχώματος και τους διαχωρίζει. Μπορεί να προκύψει από παθολογικούς λόγους ή όταν η πίεση που εξασκείται στο τοίχωμα της αορτής καθίσταται μεγαλύτερη από την αντοχή του τοιχώματος. Σύμφωνα με τον νόμο Laplace, κλινικά αυτό σχετίζεται με την υψηλή αρτηριακή πίεση, το μικρό πάχος τοιχώματος και τον διευρυμένο αυλό.

Στην πράξη, η εκτίμηση του χρονισμού για τη χειρουργική θεραπεία ενός ανευρύσματος στην ανιούσα αορτή βασίζεται στη διάμετρο της αορτής και ένα προτεινόμενο κριτήριο για προληπτική χειρουργική αποκατάσταση είναι γενικά και το αυξημένο μήκος αορτής και μια διάμετρος αορτής ίση ή μεγαλύτερη από 5,5 cm. Ωστόσο, αορτικός διαχωρισμός που δεν σχετίζεται με γενετικές παθήσεις της αορτής έχει συμβεί πέρα από οποιαδήποτε πρόβλεψη σε ασθενείς με διάμετρο αορτής μεταξύ 4 και 5 cm ή και μικρότερη. Περίπου το 60% των περιπτώσεων αφορούν σε διαμέτρους μικρότερες από το προτεινόμενο μέγεθος των 5,5 cm. Το φαινόμενο αυτό αποτελεί παράδοξο και αποκαλείται “το παράδοξο της ανιούσας αορτής“.

Σύμφωνα με επιστημονική μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physics of Fluids τον Ιανουάριο του 2021, αυτό οφείλεται όχι στον νόμο του Laplace αλλά στην μη κατάλληλη χρήση του. Συγκεκριμένα, για τον καθορισμό του κριτηρίου των 5,5 cm, το ανιόν τμήμα της θωρακικής αορτής θεωρείται ως ευθύγραμμος σωλήνας. Ο νόμος του Laplace ισχύει για ευθύγραμμο σωλήνα με λεπτά τοιχώματα. Όταν ένας τέτοιος σωλήνας περιέχει υγρό ή αέριο υπό πίεση, στα τοιχώματα του σωλήνα ασκούνται πολύ μεγαλύτερες πιέσεις και το μέγεθός τους εξαρτάται από την πίεση του περιεχομένου υγρού, το πάχος του σωλήνα και τη διάμετρό του.

Η αορτή είναι ένας σωλήνας που δέχεται αίμα υπό πίεση. Όμως, το ανιόν τμήμα της θωρακικής αορτής δεν είναι ευθύγραμμος σωλήνας, αλλά καμπύλος. Καθώς το αίμα κινείται, αλλάζει η διεύθυνση της κίνησής του. Η αλλαγή αυτή επιτυγχάνεται από δυνάμεις που ασκούνται από το τοίχωμα της αορτής στο αίμα. Αν η αορτή ήταν ευθύγραμμη, οι δυνάμεις αυτές δεν θα υπήρχαν. Επομένως και το αίμα ασκεί στο τοίχωμα ίσες και αντίθετες δυνάμεις. Οι δυνάμεις αυτές προκαλούν πρόσθετη πίεση σε κάθε σημείο της ανιούσας αορτής και στο μέγεθος της πρόσθετης πίεσης παίζει σημαντικό ρόλο η καμπυλότητα και το μήκος της ανιούσας αορτής.

Κατά συνέπεια, το τοίχωμα δεν υφίσταται μόνο τις πιέσεις που υπολογίζει ο νόμος του Laplace. Υφίσταται μεγαλύτερες πιέσεις. Σύμφωνα με τη δημοσιευθείσα μελέτη η μέγιστη πίεση ασκείται σε απόσταση 3-4 cm από την αορτική βαλβίδα, εκεί όπου συνήθως σχίζεται το εσωτερικό τοίχωμα. Η προτεινόμενη θεωρία ερμηνεύει το αορτικό παράδοξο και εξηγεί γιατί υπάρχει αστοχία στο αορτικό τοίχωμα όταν η διάμετρος είναι σημαντικά μικρότερη από τα 5,5 cm.

Πρέπει να τονιστεί ότι η παρούσα μελέτη αποτελεί μηχανιστική προσέγγιση στο πρόβλημα του οξέος διαχωρισμού της ανιούσας αορτής, επομένως δεν λαμβάνει υπόψη ενδογενείς παθολογικούς παράγοντες, οι οποίοι είναι δυνατόν να προκαλέσουν τον διαχωρισμό σε άλλη θέση του τοιχώματος. H μελέτη είναι προϊόν της συνεργασίας μελών των τμημάτων Φυσικής, διαφόρων ειδικοτήτων από το επιστημονικό δυναμικό του Πανεπιστημίου Πατρών και περιλάμβανε τους τομείς της Ιατρικής Φυσικής και Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών και του Γενικού Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Πατρών.

Πηγή: Καθηγητής Γεώργιος Τ. Καραχάλιος, Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Πατρών [μετά από επικοινωνία του egno.gr μαζί του]

Περισσότερα στη δημοσίευση: The missing role of hydrodynamic stresses on ascending aortic dissection. Physics of Fluids.