Correlation between structural changes and acute thrombogenicity in transcatheter pericardium valves after crimping and balloon deployment

• Published in: Morphologie Vol. 101; no. 332; pp. 19 - 32
• Main Authors: Bourget, J.-M., Zegdi, R., Lin, J., Wawryko, P., Merhi, Y., Convelbo, C., Mao, J., Fu, Y., Xu, T., Merkel, N.O., Wang, L., Germain, L., Zhang, Z., Guidoin, R.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: France Elsevier Masson SAS 01.03.2017
• Subjects: Animals; Aortic Valve - surgery; Balloon Valvuloplasty - instrumentation; Ballooning; Bioprosthesis - adverse effects; Blood Circulation; Cattle; Crimping; Delamination; Délamination; Expansion; Healthy Volunteers; Heart Valve Prosthesis - adverse effects; Humans; Microscopy, Electron, Scanning; Microscopy, Electron, Transmission; Pericardium - pathology; Pericardium - surgery; Pericardium - ultrastructure; Prosthesis Design - adverse effects; Sertissage; Stents - adverse effects; Surface Properties; TAVI; Thrombose; Thrombosis; Thrombosis - etiology; Thrombosis - prevention & control; Transcatheter Aortic Valve Replacement - adverse effects; Transcatheter Aortic Valve Replacement - instrumentation; Crimping; Ballooning; Sertissage; Thrombose; TAVI; Délamination; Thrombosis; Delamination; Expansion
• ISSN: 1286-0115
• DOI: 10.1016/j.morpho.2016.06.003

Transcathether heart valve replacement has gained considerable acceptance during the last decades. It is now part of the armamentarium for aortic valve replacement. The procedure proved to be highly efficient. However the issues of the blood compatibility and tissue durability were not raised and the adverse events were probably under-reported, according to observations of thrombosis after deployment. Bovine pericardium leaflets were sewn inside a 26mm diameter stainless steel stent to manufacture these valves (one control and two experimental). The correlation between the trauma and the acute thombogenicity of bovine pericardium leaflets, after crimping and ballooning, was investigated via an in vitro blood flow with labeled platelets. These leaflets were processed for histology: scanning electron microscopy, light microscopy, and transmission electron microscopy. The control specimens showed a regular pericardium structure with some blood cells deposited on the collagen fibrous surface (inflow) and scarce blood cells deposited on the serous surface (outflow). After crimping and ballooning, the structure of the pericardium was severely injured, eventually with delaminations and ruptures. The blood cell uptake was considerably increased compared to the control. It would therefore be appropriate to pay more attention to the design of the valves. Specifically, the incorporation of a buffer tissue or fabric between the pericardium and the metallic stent is suggested. The issue of ballooning deserves detailed and in depth investigation regarding the lifetime of the device. Le remplacement percutané de valves cardiaques s’est imposé au cours des dernières décennies. Ce type d’implant est maintenant accepté pour le remplacement des valves aortiques. Cette intervention a démontré son efficacité, cependant la compatibilité sanguine à long terme demeure incertaine et les complications évolutives sont vraisemblablement sous-évaluées, notamment les thromboses après déploiement. Des feuillets de péricarde bovin ont été suturés à l’intérieur d’une endoprothèse en acier inoxydable de 26mm de diamètre, pour fabriquer 3 valves (1 contrôle et 2 expérimentales). La corrélation entre les lésions et la thrombogénicité aiguë des feuillets de péricarde bovin a été évaluée. Après sertissage et expansion, les feuillets furent investigués dans un circuit sanguin in vitro avec des plaquettes marquées. Les feuillets furent ensuite examinés au plan histologique : microscopie électronique à balayage, microscopie optique et microscopie électronique à transmission. Les feuillets de référence présentaient une structure régulière de péricarde avec quelques cellules sanguines retenues sur la surface fibreuse (côté de l’afflux sanguin), et plus rares sur la surface séreuse (côté de l’éjection). Après sertissage et expansion, la structure du péricarde était sévèrement endommagée, avec des délaminations occasionnelles et des fractures. La rétention d’éléments cellulaires était considérable par rapport aux feuillets de référence. Il serait souhaitable d’accorder davantage d’attention au design des valves. Plus spécifiquement, l’incorporation d’un coupon textile entre le péricarde et le stent métallique est suggérée. L’expansion à l’aide d’un ballon requiert des analyses détaillées du traumatisme susceptible de remettre en cause la biofonctionalité des implants.