Ανεύρυσμα Αορτής: Ερευνητές του Πανεπιστημίου Northwestern ανέπτυξαν την πρώτη μετρική βασισμένη στη φυσική για να προβλέψουν αν ένα άτομο μπορεί κάποια στιγμή να πάθει ανεύρυσμα αορτής, μια θανατηφόρα πάθηση που συχνά δεν προκαλεί συμπτώματα μέχρι τη ρήξη της. Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές προέβλεψαν την ανώμαλη ανάπτυξη της αορτής μετρώντας ανεπαίσθητο “φτερούγισμα” στο αιμοφόρο αγγείο ενός ασθενούς. Καθώς το αίμα ρέει μέσα στην αορτή, μπορεί να προκαλέσει το φτερούγισμα του τοιχώματος του αγγείου, παρόμοια με τον τρόπο που ένα πανό κυματίζει στο αεράκι. Ενώ η σταθερή ροή προβλέπει τη φυσιολογική, φυσική ανάπτυξη, ο ασταθής πτερυγισμός είναι ιδιαίτερα προγνωστικός για μελλοντική μη φυσιολογική ανάπτυξη και πιθανή ρήξη, διαπίστωσαν οι ερευνητές.
Με την ονομασία “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” (FIP), η νέα μετρική προέβλεπε μελλοντικό ανεύρυσμα με ακρίβεια 98% κατά μέσο όρο τρία χρόνια μετά την πρώτη μέτρηση της “παραμέτρου αστάθειας πτερυγισμού” FIP. Για τον υπολογισμό μιας εξατομικευμένης “παραμέτρου αστάθειας πτερυγισμού” FIP, οι ασθενείς χρειάζονται μόνο μια απλή μαγνητική τομογραφία ροής 4D (MRI). Χρησιμοποιώντας την κλινικά μετρήσιμη, προγνωστική μετρική, οι γιατροί θα μπορούσαν να συνταγογραφήσουν φάρμακα σε ασθενείς υψηλού κινδύνου για να παρέμβουν και ενδεχομένως να αποτρέψουν τη διόγκωση της αορτής σε επικίνδυνο μέγεθος. Η έρευνα δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα (11 Δεκεμβρίου) στο περιοδικό Nature Biomedical Engineering. “Τα ανευρύσματα της αορτής αναφέρονται στην καθομιλουμένη ως “σιωπηλοί δολοφόνοι”, επειδή συχνά παραμένουν απαρατήρητα έως ότου συμβεί καταστροφική ανατομή ή ρήξη”, δήλωσε ο Neelesh A. Patankar του Northwestern, κύριος συγγραφέας της μελέτης. “Η θεμελιώδης φυσική που οδηγεί τα ανευρύσματα ήταν άγνωστη. Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχει κλινικά εγκεκριμένο πρωτόκολλο για την πρόβλεψή τους. Τώρα, αποδείξαμε την αποτελεσματικότητα μιας μετρικής βασισμένης στη φυσική που βοηθά στην πρόβλεψη της μελλοντικής ανάπτυξης. Αυτό θα μπορούσε να είναι μετασχηματιστικό για την πρόβλεψη καρδιακών παθολογιών”. Ο Patankar, ειδικός στη δυναμική των ρευστών, είναι καθηγητής μηχανολόγος μηχανικός στη Σχολή Μηχανικών McCormick του Northwestern. Συνδιευθύνει τη μελέτη μαζί με τον Δρ Tom Zhao, ο οποίος ειδικεύεται στη εμβιομηχανική πρώτων αρχών.
Αυξανόμενος κίνδυνος Ένα ανεύρυσμα αορτής εμφανίζεται όταν η αορτή (η μεγαλύτερη αρτηρία του ανθρώπινου σώματος) διογκώνεται σε μέγεθος μεγαλύτερο από 1,5 φορά του αρχικού της μεγέθους. Καθώς μεγαλώνει, το τοίχωμα της αορτής αποδυναμώνεται. Τελικά, το τοίχωμα γίνεται τόσο αδύναμο που δεν μπορεί πλέον να αντέξει την πίεση του αίματος που ρέει μέσα από αυτό, προκαλώντας ρήξη της αορτής. Αν και σπάνια, η ρήξη της αορτής είναι συνήθως απρόβλεπτη και σχεδόν πάντα θανατηφόρα. Αρκετοί επιφανείς άνθρωποι έχουν πεθάνει από ανεύρυσμα αορτής, συμπεριλαμβανομένου του Grant Wahl, ενός αθλητικού δημοσιογράφου που πέθανε ξαφνικά πριν από ένα χρόνο κατά τη διάρκεια του Παγκοσμίου Κυπέλλου Ποδοσφαίρου του 2022. Άλλοι θάνατοι διασημοτήτων περιλαμβάνουν τον Τζον Ρίτερ, τη Λουσίλ Μπολ και τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. “Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν συνειδητοποιούν ότι έχουν ανεύρυσμα, εκτός αν ανιχνευθεί τυχαία όταν κάνουν σπινθηρογράφημα για ένα άσχετο θέμα”, δήλωσε ο Patankar. “Εάν οι γιατροί το εντοπίσουν, μπορούν να προτείνουν αλλαγές στον τρόπο ζωής ή να συνταγογραφήσουν φάρμακα για τη μείωση της αρτηριακής πίεσης, του καρδιακού ρυθμού και της χοληστερόλης. Εάν δεν εντοπιστεί, μπορεί να υποστεί ρήξη, η οποία είναι ένα άμεσο καταστροφικό γεγονός”. “Εάν υποστεί ρήξη όταν το άτομο βρίσκεται εκτός νοσοκομείου, το ποσοστό θανάτου είναι κοντά στο 100%”, πρόσθεσε ο Zhao. “Η παροχή αίματος στο σώμα σταματά, οπότε κρίσιμα όργανα όπως ο εγκέφαλος δεν μπορούν πλέον να λειτουργήσουν”.
Αφαίρεση των εικασιών
Για το σημερινό πρότυπο περίθαλψης, οι γιατροί εκτιμούν την πιθανότητα ρήξης με βάση τους παράγοντες κινδύνου (όπως η ηλικία ή το ιστορικό καπνίσματος) και το μέγεθος της αορτής. Για την παρακολούθηση μιας αυξανόμενης αορτής, οι γιατροί την παρακολουθούν με τακτικές απεικονιστικές εξετάσεις. Εάν η αορτή αρχίσει να αναπτύσσεται πολύ γρήγορα ή να γίνεται πολύ μεγάλη, τότε ο ασθενής συχνά υποβάλλεται σε χειρουργικό μόσχευμα για την ενίσχυση του τοιχώματος του αγγείου, μια επεμβατική διαδικασία που ενέχει τους δικούς της κινδύνους. “Η συλλογική μας έλλειψη κατανόησης καθιστά δύσκολη την παρακολούθηση της εξέλιξης του ανευρύσματος”, δήλωσε ο Zhao. “Οι γιατροί πρέπει να παρακολουθούν τακτικά το μέγεθος ενός ανευρύσματος, απεικονίζοντας τη θέση του κάθε ένα έως πέντε χρόνια, ανάλογα με το πόσο γρήγορα μεγάλωσε προηγουμένως και αν ο ασθενής έχει κάποια συναφή ασθένεια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου “αναμονής”, ένα ανεύρυσμα μπορεί να εκραγεί μοιραία”. Για να αφαιρέσουν τις εικασίες από την πρόβλεψη μελλοντικών ανευρυσμάτων, οι Patankar, Zhao και οι συνεργάτες τους προσπάθησαν να συλλάβουν τη θεμελιώδη φυσική που διέπει το πρόβλημα. Σε εκτεταμένες μαθηματικές εργασίες και αναλύσεις, ανακάλυψαν ότι τα προβλήματα προκύπτουν όταν το φτερουγίζον τοίχωμα του αγγείου μεταβαίνει από σταθερό σε ασταθές. Αυτή η αστάθεια είτε προκαλεί είτε σηματοδοτεί ένα ανεύρυσμα. “Το φτερούγισμα είναι μια μηχανική υπογραφή της μελλοντικής ανάπτυξης”, δήλωσε ο Patankar.
Καταγραφή της υποκείμενης φυσικής Για να ποσοτικοποιήσουν τη μετάβαση από τη σταθερότητα στην αστάθεια, οι ερευνητές συνδύασαν την αρτηριακή πίεση, το μέγεθος της αορτής, τη δυσκαμψία του αορτικού τοιχώματος, τη διατμητική τάση στο τοίχωμα και τον παλμό. Ο αριθμός που προέκυψε (ή “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” FIP) χαρακτηρίζει την ακριβή αλληλεπίδραση μεταξύ της αρτηριακής πίεσης και της δυσκαμψίας του τοιχώματος που τελικά πυροδοτεί την αστάθεια του πτερυγισμού. “Οι γιατροί γνώριζαν ότι αυτοί οι παράγοντες -η αρτηριακή πίεση, η συχνότητα των καρδιακών παλμών και το μέγεθος της αορτής- εμπλέκονται, αλλά δεν ήξεραν πώς να το ποσοτικοποιήσουν”, δήλωσε ο Patankar. “Αποδεικνύεται ότι ο συνδυασμός των παραγόντων είναι αυτό που έχει σημασία. Ένας ασθενής μπορεί να έχει ασταθές τοίχωμα αλλά αορτή φυσιολογικού μεγέθους, οπότε ο γιατρός του δεν θα αντιλαμβανόταν καν ότι υπάρχει πρόβλημα”. Παραδόξως, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η αστάθεια τείνει να προκύπτει όταν το τοίχωμα είναι πιο εύκαμπτο. Το εύρημα αυτό έρχεται σε άμεση αντίθεση με την κοινή γνώση ότι η ακαμψία της αορτής είναι σημάδι ασθένειας. “Δείχνουμε ότι όσο λιγότερο δύσκαμπτη είναι, τόσο περισσότερο κινδυνεύει ο ασθενής για μελλοντική ανάπτυξη και ρήξη”, δήλωσε ο Zhao. “Αυτό συμβαίνει επειδή μόλις η αορτή φτάσει σε ένα συγκεκριμένο μέγεθος, το σώμα προσπαθεί να την σκληρύνει για να την προστατεύσει φαινομενικά από τη μελλοντική ανάπτυξη. Όμως, αυτές που εξακολουθούν να αναπτύσσονται είναι λιγότερο δύσκαμπτες. Η αορτή θα φτερουγίσει αν το τοίχωμα είναι πιο εύκαμπτο”.
Επικύρωση της μέτρησης
Για να ελέγξουν τη νέα μετρική, οι ερευνητές εξέτασαν δεδομένα μαγνητικής τομογραφίας ροής 4D από 117 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε καρδιακή απεικόνιση για την παρακολούθηση καρδιακών παθήσεων και από 100 υγιείς εθελοντές. Με βάση αυτή τη μαγνητική τομογραφία, οι ερευνητές ανέθεσαν σε κάθε ασθενή μία εξατομικευμένη “παράμετρο αστάθειας πτερυγισμού” FIP. Σε αυτή τη μετρική, το μηδέν σηματοδοτεί το όριο μεταξύ σταθερού και ασταθούς. Για τους ασθενείς με “παράμετρο αστάθειας πτερυγισμού” FIP κάτω του μηδενός, η αορτή τους ήταν απίθανο να παρουσιάσει ανώμαλη ανάπτυξη. Ωστόσο, οι ερευνητές προέβλεψαν ότι οι ασθενείς με “παράμετρο αστάθειας πτερυγισμού” FIP υψηλότερη του μηδενός θα παρουσίαζαν ανώμαλη ανάπτυξη και μελλοντική ρήξη. “Με την καθιέρωση της προγνωστικής αξίας αυτής της ποσοτικής μετρικής για την καρδιαγγειακή 4D μαγνητική τομογραφία ροής, μπορούμε να βελτιώσουμε σημαντικά την αξία της απεικόνισης που προσφέρεται ως τυπική φροντίδα σε ασθενείς με ανευρύσματα”, δήλωσε ο Dr. Ethan Johnson, συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός συνεργάτης στην καρδιαγγειακή απεικόνιση στην Ιατρική Σχολή Feinberg του Πανεπιστημίου Northwestern. Όταν οι ερευνητές συνέκριναν αυτές τις προβλέψεις με τις επακόλουθες μαγνητικές τομογραφίες ή τις διαγνώσεις των ιατρών, ανακάλυψαν ότι οι προβλέψεις τους ήταν ακριβείς στο 98% των περιπτώσεων. Αν και η “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” FIP προέβλεψε τη μελλοντική ανάπτυξη κατά μέσο όρο τρία χρόνια μετά την αρχική μαγνητική τομογραφία (όταν υπολογίστηκε η “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” FIP), οι ερευνητές λένε ότι αυτή η μέτρηση μπορεί να προσφέρει ακόμη και μια πιο λεπτομερή εικόνα της υγείας της καρδιάς σε καθημερινή ή μηνιαία βάση. “Η περίοδος από ένα έως οκτώ χρόνια είναι το χρονικό εύρος στο οποίο βρίσκονται τα κλινικά μας δεδομένα”, δήλωσε ο Zhao. “Δεν είναι το συνολικό χρονικό διάστημα στο οποίο η “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” FIP είναι απαραίτητα αποτελεσματική”. Στη συνέχεια, οι Patankar, Zhao και η ομάδα τους σχεδιάζουν να διερευνήσουν αν η “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” FIP μπορεί να παρέχει ενδείξεις για το πώς αναπτύσσονται άλλες καρδιακές παθήσεις. Μελετούν επίσης εάν η “παράμετρος αστάθειας πτερυγισμού” FIP ειδικά για τον ασθενή μπορεί να υποδείξει ποιες μέθοδοι πρόληψης είναι πιο αποτελεσματικές για την αναχαίτιση της εξέλιξης του ανευρύσματος. Η έρευνα έχει τίτλο “Η αστάθεια του πτερυγισμού του αιμοφόρου τοιχώματος ως φυσιοδείκτης της εξέλιξης των ανευρυσμάτων της θωρακικής αορτής”.