Evaluating the accuracy of 3D visualization software (VEA simulation) for preprocedural planning of aortic coarctation stenting

Introduction Stent implantation for aortic coarctation relies on precise preprocedural planning typically performed using cardiac CT or MRI. VEA simulation (Virtual Simulations, Warsaw, Poland) is a novel 3D visualization tool that enables detailed anatomical evaluation, precise measurements, and virtual device placement. This study aimed to assess the accuracy and efficiency of VEA simulation in patients with aortic coarctation by comparing its findings with real-world catheterization and stent implantation data. Methods 43 consecutive patients undergoing cardiac catheterization and aortic stent implantation for aortic coarctation at Padova University Hospital from 2019 to 2024 were enrolled. Demographic, clinical, and procedural data were collected. An expert operator retrospectively and blindly analyzed anonymized preprocedural imaging (Cardiac CT or MRI) using the VEA simulation software and performed a virtual stent implantation. Key anatomical and procedural data from the 3D simulation were compared with real-world catheterization results. Results Three patients were excluded due to poor-quality imaging, leaving 40 patients (18 female, 22 male) with median age at the moment of the intervention of 14 years (IQR 10.8-27.0), median weight of 50.0 kg (IQR 37.3-66.6) and median height of 160.0 cm (IQR 148.3-168.0). Native coarctation was diagnosed in 77,5%, and re-Coarctation in 22,5%, with 55% having associated CHD. All procedures were successful with significant reduction of invasive peak-to-peak gradient (31,4±11,8mmHg vs. 2,3± 4,0mmHg, p< 0.001). The mean time for 3D visualization and virtual stenting simulation was 5.7 ± 1.9 minutes but the measurement time significantly decreased with user experience. There were no significant differences in aortic measurements: transverse arch, isthmus, diaphragmatic aorta, distance from the LSCA to the coarctation. Regarding stent implantation, the estimated length of the vessel to cover, the stent length, catheter balloon size and percentage of covered/bare stents implanted were similar between the 3D simulation and catheterization data groups. There was also a significant correspondence between the type of stent (CP, Bentley, Andra) chosen during the simulation and at the catheterization. Additionally, VEA simulation accurately predicted the need for flaring and in three cases also the intentional left subclavian artery jailing. Conclusions VEA simulation represents a rapid, accurate, and efficient tool for the assessment and preprocedural planning of aortic coarctation stenting. Its capacity to generate reliable predictions without requiring additional imaging post-processing simplifies the clinical workflow and offers valuable support to interventional cardiologists. However, further studies are warranted to validate its clinical impact and to better characterize the associated learning curve.

Introduzione L’impianto di stent per la coartazione aortica si basa su una pianificazione pre-procedurale accurata, generalmente effettuata tramite tomografia computerizzata (TC) cardiaca o risonanza magnetica (RM). La simulazione VEA (Virtual Simulations, Varsavia, Polonia) è un innovativo strumento di visualizzazione tridimensionale che consente una valutazione anatomica dettagliata, misurazioni precise e il posizionamento virtuale del dispositivo. Questo studio si propone di valutare l’accuratezza e l’efficienza della simulazione VEA in pazienti con coartazione aortica, confrontando i dati ottenuti tramite simulazione con quelli reali del cateterismo e dell’impianto di stent. Metodi Sono stati arruolati 43 pazienti consecutivi sottoposti a cateterismo cardiaco e impianto di stent per coartazione aortica presso l’Azienda Ospedaliera Universitaria di Padova tra il 2019 e il 2024. Sono stati raccolti dati demografici, clinici e procedurali. Un operatore esperto ha analizzato retrospettivamente e in cieco le immagini pre-procedurali anonimizzate (TC cardiaca o RM) utilizzando il software di simulazione VEA, eseguendo un impianto virtuale dello stent. I principali dati anatomici e procedurali derivati dalla simulazione 3D sono stati poi confrontati con i risultati reali ottenuti durante il cateterismo. Risultati Tre pazienti sono stati esclusi a causa della scarsa qualità delle immagini, lasciando un totale di 40 pazienti (18 femmine, 22 maschi) con un’età mediana al momento dell’intervento di 14 anni (IQR 10,8–27,0), un peso mediano di 50,0 kg (IQR 37,3–66,6) e un’altezza mediana di 160,0 cm (IQR 148,3–168,0). La coartazione nativa è stata diagnosticata nel 77,5% dei casi, mentre la re-coartazione nel 22,5%; il 55% dei pazienti presentava una cardiopatia congenita associata. Tutti gli interventi si sono conclusi con successo, con una riduzione significativa del gradiente pressorio picco-picco invasivo (da 31,4 ± 11,8 mmHg a 2,3 ± 4,0 mmHg, p < 0,001). Il tempo medio necessario per la visualizzazione 3D e la simulazione dell’impianto virtuale è stato di 5.7 ± 1.9 minuti, con una riduzione significativa del tempo di misurazione man mano che aumentava l’esperienza dell’operatore. Non sono state riscontrate differenze significative nelle misurazioni aortiche, inclusi arco trasverso, istmo, aorta diaframmatica e distanza tra l’arteria succlavia sinistra e il sito di coartazione. Relativamente all’impianto dello stent, la lunghezza stimata del vaso da coprire, la lunghezza dello stent, il diametro del pallone utilizzato e la percentuale di stent coperti/scoperti impiantati sono risultati simili tra il gruppo di simulazione 3D e i dati ottenuti dal cateterismo. È stata inoltre osservata una significativa concordanza tra il tipo di stent selezionato in fase di simulazione (CP, Bentley, Andra) e quello effettivamente utilizzato durante il cateterismo. Inoltre, la simulazione VEA ha predetto con precisione la necessità di flaring terminali e, in tre casi, anche l’occlusione intenzionale dell’arteria succlavia sinistra. Conclusioni La simulazione VEA rappresenta uno strumento rapido, accurato ed efficiente per la valutazione e la pianificazione pre-procedurale dell’impianto di stent nella coartazione aortica. La sua capacità di fornire previsioni affidabili senza la necessità di ulteriori elaborazioni post-processing delle immagini semplifica il flusso di lavoro clinico e offre un supporto concreto ai cardiologi interventisti. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per validarne l’impatto clinico e per definire meglio la curva di apprendimento associata.