4D flow hemodynamiek van de grote vaten in kinderen en volwassenen na arteriële switch operatie voor transpositie van de grote vaten

Transpositie van de grote vaten is een ernstige aangeboren hartafwijking
waarbij in de aanleg van het hart de grote slagaders zijn verwisseld: de aorta
komt uit de rechter kamer en de longslagader uit de linker kamer. In Europa
komt deze aandoening voor bij 3-4 op 10000 levend geboren kinderen. De huidige
chirurgische behandeling voor deze hartafwijking is de arteriële switch
operatie kort na de geboorte. Deze operatie werd in 1975 voor het eerst
succesvol uitgevoerd en sinds midden jaren 80 heeft het wereldwijd de daarvoor
gebruikelijke operatieve techniek nagenoeg volledig vervangen. De oudste
patiënt die als pasgeborene met deze nieuwe techniek werd geopereerd is
momenteel dan ook pas 39 jaar.

Tijdens de arteriële switch operatie worden de grote slagaders boven het niveau
van de hartkleppen omgedraaid, zodat de grote bloedvaten weer op de juiste
hartkamers aangesloten zijn. Tevens worden de kransslagaders omgezet. De
longslagaderklep, aortaklep en het eerste deel van de slagaders blijven op hun
oorspronkelijke plaats zitten.

Hoewel deze nieuwe operatieve techniek de korte en lange termijn overleving
voor kinderen met deze aandoening sterk heeft verbeterd, worden er in het
beloop belangrijke rest-afwijkingen gevonden. Een van deze afwijkingen is een
toenemende verwijding van het eerste deel van de aorta (aortawortel).
Verwijding van de aortawortel komt bij het merendeel van de patiënten na
arteriële switch operatie voor. Het is bewezen dat deze verwijding zich
voortzet op volwassen leeftijd met potentiële complicaties als toenemende
aortakleplekkage, longslagadertakvernauwing, vernauwing of verdrukking van de
kransslagaders in de aortawortel en het scheuren van de aortawortel. Zowel in
de literatuur als in ons hartchirurgisch centrum zien we dat de noodzaak tot
operatief ingrijpen voor deze verwijding of de gevolgen daarvan steeds vaker
voorkomt. Naast dilatatie zijn er veranderingen in intrinsieke vaatwand
eigenschappen in de aorta en aortaboog in deze patiëntenpopulatie beschreven,
zgn verminderde elasticiteit en toegenomen vaatwand stijfheid. Al deze
veranderingen kunnen ook de linker kamer functie verminderen.

Een andere belangrijke factor voor het behoud van een optimale linker kamer
functie en behoud van adequaat inspanningsvermogen in deze patiëntengroep is
een optimale kransslagader doorgankelijkheid. In een klein percentage van de
patiënten na een arteriële switch operatie worden in de kransslagaderen
problemen gevonden bij routinematige controle, ongeacht de leeftijd. De
kransslagader re-implantatie op zuigelingenleeftijd en progressieve
aortawortelverwijding in de tijd zijn potentieel bijdragende risicofactoren
voor het ontstaan van coronairproblemen met secundair functieproblemen van de
linker hartkamer.

Aortawortelverwijding heeft een centrale rol in de behandeling van patiënten
geopereerd voor transpositie van de grote vaten. Het mechanisme van de
voortzettende aortawortel verwijding is echter niet helemaal bekend. Er zijn
aanwijzingen dat de richting en werveling van de bloedstroom en de krachten
daarvan een essentiële rol spelen in het vervormen van het hart en de grote
bloedvaten, vergelijkbaar met een rivier, die zijn gang aanpast door veranderde
stroomrichting en kracht. Tot voor kort was onderzoek naar veranderingen van
bloedstromen, de krachten ervan en het effect op het hart en bloedvaten (flow
hemodynamiek) alleen in modellen te beoordelen. Inmiddels is het technisch
mogelijk deze flow hemodynamiek in patiënten te beoordelen met 4D flow MRI.

De toepassing van 4D flow MRI kan nieuwe inzichten in pathogenese van de
aortawortel verwijding bij kinderen met transpositie van de grote vaten geven.
Bovendien kunnen we met deze hemodynamische flowmetingen de interactie
bestuderen tussen de vergrote aortawortel en pulmonaaltakafmetingen aangezien
pulmonaaltakvernauwing een veel voorkomend probleem zijn waarvoor frequent
chirugische of interventionele behandelingen nodig is. 4D flowonderzoek in
combinatie met dobutamine stress is een optimale methode om te kijken naar de
dynamische effecten van de uitzetting van de neoaortawortel op de
longslagadertakdimensies en stroompatronen, bij toename van slagvolume door het
dobutamine effect. Daarnaast is het van belangrijke waarde de effecten van
dobutamine stress op aorta stroomprofielen, op de aorta vaatwandspanning en
vaatwand distensibiliteit in relatie met systolische en diastolische cardiale
functie te beoordelen.

Onderzoek naar oorzaken van progressieve aortaworteldilatatie (middels nieuwe
4D flow MRI technieken) en evaluatie van myocardiale functie en vroege
myocardiale veranderingen in deze relatief jonge patiëntengroep is essentieel.
4D flow MRI technieken kunnen hierin nieuwe inzichten geven en daarmee
mogelijkheden bieden om verdere cardiovasculaire problematiek in de toekomst te
voorkomen.

In het huidige onderzoeksvoorstel beogen wij met de 4D flow MRI techniek
functionele metingen te verrichten van de bloedstromen in de grote bloedvaten
bij patiënten na arteriële switch operatie. Hierbij willen we de rol van deze
bloedstromen en bloedstroomveranderingen in relatie tot de afmetingen en vorm
(geometrie) van de aortawortel beoordelen. Tevens willen we de cardiale
reserve, myocardiale veranderingen en cardiale functie alsook de effecten van
toename van slagvolume op de vaatwand en interactie tussen aorta en
longslagader middels MRI en dobutamine stress MRI beoordelen en relateren aan
klinische inspanningsparameters gemeten middels fiets ergometrie. Hiervoor
willen we een deel van de populatie patiënten na arteriële switch operatie van
ons Centrum voor Aangeboren Hartafwijkingen Amsterdam-Leiden (CAHAL)
onderzoeken.

Studiedoelen in onderzoeksgroep van patiënten na arteriële switch operatie voor
transpositie van de goten vaten:
1. Analyseren van bloedstroom patronen (flow hoek, flow asymmetrie), regionale
vaatwand parameters (regionale walll shear stress, vaatwanddikte) in de
neo-aorta, arteria carotis en distale aorta middels 4D flow MRI.
2. Beoordelen van statische en dynamische invloed van aortawortel dilatatie, in
rust en in bijzonder tijdens dobutamine stress, op neo-pulmonale
bloedstroomprofielen middels 4D flow MRI.
3. Bestuderen van aorta flow hemodynamiek in relatie met aorta wortel dilatatie
en geometrie gebaseerd op conventionele en 4D flow MRI.
4. Vergelijken van aorta flow hemodynamiek in patiënten met tricuspide versus
bicuspide aortaklep middels 4D flow MRI en dobutamine stress MRI.
5. Evalueren van cardiale reserve, linker kamerfunctie en myocardiale
veranderingen van de linker kamer met dobutamine stress MRI en deze relateren
aan niveau functionele inspanningscapaciteit gemeten met fietsergomentrie en
impedantie cardiografie parameters.

Dit cross-sectioneel onderzoek beoogt 67 patiënten na arteriële switch operatie
voor transpositie van de grote vaten (TGA) en 60 gezonde controles te
includeren. De 67 TGA patiënten zullen bestaan uit: 60 patiënten met een
tricuspide neo-aortaklep, 7 patiënten met een bicuspide neo-aortaklep (alle
beschikbare patienten met bicuspide neo-aortaklep in CAHAL cohort). Alle
patiënten zullen een MRI onderzoek, inclusief dobutamine stress, een echo hart,
24-uur holter (inclusief impedantie cardiografie) alsook een inspanningstest
met beoordeling van zuurstof uptake en werklast ondergaan. De gezonde controles
(leeftijd > 12 jaar) zullen een MRI onderzoek ondergaan, met uitzondering van
dobutamine stress opnames. De gezonde controles zullen geen inspanningstest en
24-uur holter uitvoeren gezien het bestaan van goede referentiewaarden voor de
leeftijdsgroepen.

Deelnemers aan de studie ondergaan dezelfde medische onderzoeken als andere
geopereerde patiënten na arteriële switch, die niet aan onderzoek meedoen.
Onderzoeken die additioneel zijn aan de normale follow-up protocollen zijn
dobutamine stress en 4D flow imaging tijdens het MRI protocol, hetgeen extra
scan tijd betekent van 2x 15 minuten. Voor de belasting en risico's daarvan wil
ik u verwijzen naar de antwoorden van de vragen E2, E9, E9a en E10 in dit
document.