Patient-specific flow simulation analysis to predict device-related thrombosis in left atrial appendage occluders

Abstract

Introduction and objectives: Left atrial appendage occlusion (LAAO) can be an efficient treatment to prevent strokes in patients who suffer from atrial fibrillation, especially those at risk of bleeding. A non-negligible number of patients treated with LAAO develop device-related thrombosis (DRT) after device implantation. Our study aimed to identify the key blood flow characteristics leading to DRT using patient-specific flow simulations. Methods: Patients treated with LAAO between 2014 and 2019 at a single center with preoperative and follow-up computerized tomography images and ultrasound imaging (US) were used to create patient-specific flow simulations. Amulet LAAO devices were implanted in the study patients. Flow simulations were blindly assessed to discard the presence of DRT in the follow-up imaging. Results: A total of 6 patients were processed in this pivotal study, half of them with DRT at the follow-up according to the imaging analysis. After a comprehensive analysis of the simulations, the most relevant in silico indices associated with DRT were the presence of stagnant blood flow, recirculation with low flow velocities (< 0.20 m/s) next to the device surface, and regions with high flow complexity combined with low wall shear stress. Conclusions: Patient-specific flow simulations of LAAO were successfully used to predict blood flow patterns with different device configurations. The results show the potential of the present modelling and simulation approach to recommend optimal settings capable of minimizing the risk of DRT.

Introducción y objetivos: El cierre de la orejuela izquierda (COI) puede ser una alternativa de tratamiento eficaz para prevenir eventos cardiovasculares en pacientes con fibrilación auricular, en especial en aquellos con alto riesgo de sangrado. Sin embargo, algunos de estos pacientes en los que se realiza COI desarrollan trombosis relacionada con el dispositivo (TRD). Este estudio presenta las características del flujo sanguíneo que son clave en la formación de TDR, a partir de simulaciones personalizadas para cada paciente. Métodos: Para crear las simulaciones personalizadas se incluyeron en el estudio pacientes intervenidos de COI entre 2014 y 2019 en un único centro, de quienes se disponía de imágenes de tomografía computarizada previas al procedimiento y de seguimiento, así como de control ecocardiográfico. Para el COI se utilizaron los dispositivos Amulet. Las simulaciones se analizaron de forma ciega al diagnóstico de TRD. Resultados: En total se estudiaron 6 pacientes, de los que la mitad presentaban TRD según las imágenes del seguimiento clínico. Tras analizar los resultados de las simulaciones, los índices hemodinámicos asociados con TRD fueron la presencia de flujo estancado, las recirculaciones de sangre a velocidades bajas (< 0,20 m/s) cerca de la superficie del dispositivo y las regiones con alta complejidad de flujo y baja tensión de cizallamiento en la pared. Conclusiones: Las simulaciones de flujo personalizadas en pacientes con COI predijeron correctamente el diagnóstico clínico de TRD en todos los casos analizados. Los resultados obtenidos demuestran el potencial de los modelos personalizados para recomendar configuraciones óptimas del dispositivo y minimizar el riesgo de TRD.