Strömungsanalyse in der A. carotis nach Stentimplantation: Einfluss des Stentdesigns – Eine flussdynamische Studie im Karotismodell mittels Laser-Doppler-Anemometrie

Ziel: Strömungsanalyse eines neu entwickelten Membran-unterstützten Stentdesigns im Karotismodell.

Methoden: Drei unterschiedliche Stentdesigns wurden in einem Silikonmodell der A. carotis platziert: ein Stahlstent (Wallstent^™), ein Nitinolstent (SelfX^™) und ein weiterer Nitinolstent mit einer semipermeablen Membran (MembraX^™). Um die Auflagefläche der Membran zur Gefäßwand zu optimieren wurde ein weiteres MembraX-Modell an den Stentenden modifiziert. Die Membran besteht aus einem biokompatiblen Silikon-Polyurethan Kopolymer (Elast-Eon^™) mit einer Porengrößen von 100µm. Alle Stents wurden an der Karotisbifurkation über den Abgang der A. carotis externa (ACE) platziert. Die Messung der Flussgeschwindigkeiten wurde mit einem Laser-Doppler-Anemometer (LDA) unter pulsatilen Flussbedingungen durchgeführt (Re=220; Flussvolumen 0,39 l/min; Flussverhältnis ACI:ACE=70:30). Die Strömungsanalyse erfolgte durch Vergleich der hämodynamisch relevanten Gefäßquerschnitte im Leermodell.

Ergebnisse: das MembraX-Modell induzierte eine signifikante Verschiebung des Flussverhältnisses ACI/ACE von 70/30 auf 73,9/26,1. Im Wallstent und SelfX-Modell blieb das Flussverhältnis nahezu unverändert. Proximal der Stents traten keine signifikanten Strömungsänderungen auf. Ebenso wurden im SelfX-Modell innerhalb des Stents keine relevanten Flussstörungen beobachtet. Der Wallstent führte zu einer Verschiebung der Ablösezone von der proximalen ACI an das Stentende. 4mm distal des SelfX und des Wallstents wurde eine Normalisierung der Strömungsprofile beobachtet. Im MembraX-Modell kam es zur Beschleunigung der zentralen Strömungsprofile mit Induktion einer Ablösezone am distalen Stentende. Durch Modifikation der Membran wurde diese Strömungsstörung signifikant reduziert. In der ACE zeigten sich Strömungsstörungen vor allem an der dem Strömungsteiler zugewandten Gefäßwand. Diese Störungen traten im SelfX und Wallstentmodell auf. Im Gegensatz dazu zeigte sich im MembraX-Modell eine Strömungsberuhigung am Abgang der Externa bei 12% Flussvolumenreduktion.

Schlussfolgerung: die Stentimplantation an der Karotisbifurkation induziert Veränderungen der physiologischen Flusseigenschaften. Abhängig vom Stentdesign treten diese Störungen an unterschiedlichen Stellen auf. Alle Stents sind aus hämodynamischer Sicht für den Einsatz an der Karotisbifurkation geeignet. Der Prototyp eines Membran-unterstützten Stentdesigns zeigte gute hämodynamische Eigenschaften in dieser ex-vivo Studie.

Schlüsselwörter: Karotisflussmodell, experimentelle Strömungsanalyse, Laser-Doppler-Anemometrie, PTA der A. carotis, Membran-unterstütztes Stentdesign.