Esc guidelines

Recommendations Class

a

Level

b

I

C

I

C

Variability of age of onset warrants 

screening every 5 years of ‘healthy’ at-risk 

relatives until diagnosis (clinical or 

molecular) is established or ruled out.

I

C

In familial non-syndromic TAAD, 

screening for aneurysm should be 

considered, not only in the thoracic 

aorta, but also throughout the arterial 

tree (including cerebral arteries).

IIa

C

It is recommended to investigate

first-degree relatives (siblings and parents)

of a subject with TAAD to identify a

familial form in which relatives all have a

50% chance of carrying the family

mutation/disease.

Once a familial form of TAAD is highly

suspected, it is recommended to refer the

patient to a geneticist for family

investigation and molecular testing.

a

Class of recommendation.

b

Level of evidence.

TAAD ¼ thoracic aortic aneurysms and dissection.

8.1.8 Genetics and heritability of abdominal aortic

aneurysm

Since the first report of three brothers with AAA by Clifton in

1977,

447

many studies have reported familial aggregation of AAA

among siblings of patients with that condition.

448

There is a 24% prob-

ability that a monozygotic twin of a person with an AAA will develop

an aneurysm.

449

However, the proportion of patients with AAA who

have first-degree relatives with the disease is usually low in cohort

studies, although it does vary between 1% and 29%.

450

In the minority of families with multiple AAA cases, segregation

analyses have been performed and have led to models of either auto-

somal recessive- or autosomal dominant inheritance.

451

,

452

Despite

reports of these rare families, the development of AAAs is generally

unlikely to be related to a single gene mutation and multiple genetic

factors are implicated. Thus susceptibility genes, rather than causal

gene mutations, are likely to be important, particularly those regulat-

ing inflammatory mediators, tissue proteases, and smooth muscle cell

(SMC) biology. A note of caution should be added in view of the

recent description of familial forms of TAA in which AAAs are

observed. Therefore, if AAA occurs in a young subject with no

overt risk factors and without other affected family members to in-

vestigate, then a more widespread arterial disease should be

screened, notably in the thoracic aorta.

8.2 Aortic diseases associated with

bicuspid aortic valve

Valvular problems associated with BAV are covered in the 2012 ESC

Guidelines on the management of valvular heart disease.

312

8.2.1 Epidemiology

8.2.1.1 Bicuspid aortic valve

BAV is the most common congenital cardiac defect, with a prevalence

at birth of 1 – 2%. Males are more often affected than females, with

the ratio ranging from 2:1 to 4:1.

453

–

456

BAV is the result of

fusion of the left coronary cusp (LCC) and right coronary cusp

(RCC) in .70% of patients, of fusion of the RCC with the non-

coronary cusp (NCC) in 10 – 20%, and due to fusion of LCC with

NCC in 5 – 10%.

457

True bicuspid valves and unicommisural valves

are very rare.

8.2.1.2 Ascending aorta growth in bicuspid valves

Aortic dilation, defined as an aorta diameter of .40 mm irrespective

of body surface area,

458

–

460

or of .27.5 mm/m

2

for people of short

stature, is frequently associated with BAV. The risk of development of

aortic dilation in patients with BAV is probably much higher than in

the normal population,

313

but there are no reliable population-based

data on its incidence. There are some indications on racial differences

in the extent of aortic dilation in BAV.

461

Various subtypes of BAV are associated with different forms of

aortic dilation.

462

In patients with an LCC – RCC type BAV, ascending

aorta dilation is common, but aortic root dilation is also seen.

463

In the RCC – NCC type, the aortic root is rarely affected and only dila-

tion of the ascending aorta is seen.

313

Aortic dilation is maximal at the

level of the tubular aorta, with a mean rate of 0.5 mm/year, similar to

that seen in Marfan patients.

316

However, in this population, 50% of

the patients do not present aortic dilation over a 3-year period,

whereas other do,

316

emphasizing the heterogeneity of the popula-

tion of patients with BAV. The aortic arch is rarely affected.

464

Data

to quantify the strength of these associations are not available.

Beyond aortic dilation and aneurysm formation, BAV is a risk factor

for dissection and rupture.

465

Patients with BAV, including those with

a haemodynamically normal valve, have dilated aortic roots and ascend-

ing aortas, compared with age- and sex-matched control subjects.

466

ESC Guidelines

2912

Among adults with BAV and no significant valve disease at baseline, 27%

will require cardiovascular surgery within 20 years.

467

The mean growth

rate of proximal ascending aortic aneurysms in patients with BAV and

aortic stenosis is greater than that seen in patients with tricuspid

valves (1.9 vs. 1.3 mm/year, respectively).

465

In another study in patients

with a normally functioning BAV, an annual growth rate of 0.77 mm was

reported.

468

Average annual changes in the ascending aorta in patients

with BAV may vary from 0.2 to 1.2 mm/year.

316

,

466

,

469

Aortic dilation

rate is higher in the tubular ascending aorta than in the sinuses of Valsalva,

which differs from Marfan syndrome.

316

In patients with BAV who had

untreated aortic dilation at the time of aortic valve replacement, the

15-year rate of aortic surgery or complications was reported to be as

high as 86% when the initial aortic diameter was ,40 mm, 81% with dia-

meters from 40–44 mm, and only 43% for diameters from 45–49 mm,

respectively (P , 0.001).

470

Another study found a low risk of adverse

aortic events after isolated valve replacement in patients with BAV sten-

osis and concomitant mild-to-moderate dilation of the ascending aorta

(40–50 mm) with only 3% of patients requiring proximal aortic surgery

at up to 15 years follow-up.

471

8.2.1.3 Aortic dissection

One study reported a cumulative incidence of 6% of Type A AD in

untreated patients with BAV and aortic dilation over a mean follow-

up of 65 months,

465

but in the current era of early preventive surgery

this is difficult to assess. There are no reliable historical data. The

prevalence of BAV ranges from 2 – 9% in Type A AD and 3% in

Type B AD,

472

both only slightly higher than the prevalence of BAV

in the general population (1 – 2%).

8.2.1.4 Bicuspid aortic valve and coarctation

Only the LCC – RCC type of BAV is associated with aortic coarcta-

tion.

473

,

474

Data on the prevalence of aortic coarctation in BAV are

scarce: one report states 7%.

313

In contrast, among patients with a co-

arctation, 50 – 75% have a BAV (of the LCC – RCC type). In patients

with coarctation and BAV, the risk of developing aortic dilation and

dissection is much higher than in the population with BAV only.

475

,

476

8.2.2 Natural history

Reports on the enlargement of aortic dimensions vary. Mean pro-

gression is reported to be 1 – 2 mm/year,

65

,

469

but faster growth

occurs occasionally. Rapid progression of .5 mm/year and larger

diameters are associated with increased risk of AD or rupture,

with a sharp increase of risk at a diameter .60 mm. A higher gradient

across a stenotic BAV and more severe aortic regurgitation (higher

stroke volume) are reported to be associated with faster increase

in aortic dimensions.

477

In the absence of stenosis or regurgitation,

severe dilation also can occur, especially in young adults.

478

,

479

Data on the increase in aortic dimensions after valve replacement

show that re-operation for an aortic root with a diameter of

40 – 50 mm during the valve replacement is rarely necessary after a

follow-up of .10 years. Dissection is very rare in this group.

471

,

480

8.2.3 Pathophysiology

Notch1 gene mutations are associated with BAV.

481

A high incidence

of familial clustering was observed, compatible with autosomal dom-

inant inheritance with reduced penetrance.

Different orientations of the leaflets (fusion of LCC to RCC or RCC

to NCC) seem to have distinct aetiologies in the embryonic phase.

482

Different types of BAV are associated with different forms of aortic

pathology but the pathophysiology behind this remains unknown.

313

It might be either genetic, with common genetic pathways for aortic

dilation and BAV,

483

,

484

or consecutive to altered aortic flow patterns

in BAV,

485

–

487

or a combination of both.

8.2.4 Diagnosis

8.2.4.1 Clinical presentation

BAV, with stenosis or regurgitation, can give rise to complaints and

clinical signs (heart murmurs) that can be detected on clinical exam-

ination. A dilating aorta is rarely symptomatic. Chronic chest, neck,

and back pain can be atypical signs of a dilated aorta. Dyspnoea, in-

spiratory stridor, and recurrent airway infection may indicate com-

pression of major airways. Hoarseness may indicate compression

of the laryngeal nerve. The first clinical manifestation of untreated

progressive aortic dilation associated with BAV is often aortic

rupture or AD. A small subset of patients with BAV (,15%),

almost exclusively young men, presents predominantly with aortic

root dilation without substantial valvular stenosis or regurgitation,

with very few or no clinical symptoms. These patients are at risk,

but are very difficult to identify if not detected by means of screening.

8.2.4.2 Imaging

There are no specific comments regarding imaging of the aorta in this

setting.

8.2.4.3 Screening in relatives

Because of BAV’s strong familial association,

453

,

483

,

488

screening of

first-degree relatives may be considered. There are no data about

the effectiveness (i.e. number of patients to screen to diagnose one

otherwise undetected patient) or cost-effectiveness of a screening

programme.

8.2.4.4 Follow-up

In every newly diagnosed patient with BAV, the aortic root and

ascending aorta should be visualized with TTE alone or associated

with another imaging modality, preferably MRI. If TTE is feasible,

there is a good correlation between MRI and TTE and, when the

aorta is not dilated, annual follow-up can be done with TTE, with

intervals depending on rate of enlargement and/or family history. In

cases of an increase in diameter .3 mm/year or a diameter

.45 mm measured on TTE, a measurement with another imaging

modality (MRI or CT) is indicated. From a diameter of 45 mm,

annual follow-up of the ascending aorta is advised. If TTE cannot re-

liably visualize the ascending aorta, annual imaging with MRI (or CT if

MRI is not possible) is indicated.

489

8.2.5 Treatment

Although there are no studies that provide evidence that medical

treatment of a dilated aorta has any effect on the enlargement

of the ascending aorta or aortic root in BAV, it is common clinical

practice to advise beta-blocker therapy when the aorta is dilated.

The indication for surgical treatment of aortic dilation in BAV is

similar to that for other causes of dilation, except for Marfan syn-

drome. When surgery is indicated for BAV, stenosis or regurgitation,

aortic root replacement should be considered if the root is larger

than 45 mm in diameter,

470

because of elevated risk of aortic dilation

necessitating intervention (or dissection or rupture) in the years

following surgery.

ESC Guidelines

2913

8.2.6 Prognosis

The risk of dissection and rupture increases with the diameter of the

aorta, with a sharp increase at a diameter of 60 mm. When treated

according to guidelines, the prognosis is favourable—much better

than that of Marfan syndrome – and similar to that of an age-matched

normal population.

313

,

485

Recommendations for the management of aortic root

dilation in patients with bicuspid aortic valve

Recommendations Class

a

Level

b

Patients with known BAV should 

undergo an initial TTE to assess the 

diameters of the aortic root and 

ascending aorta.

I

C

Cardiac MRI or CT is indicated in 

patients with BAV when the 

morphology of the aortic root and the 

ascending aorta cannot be accurately 

assessed by TTE.

I

C

Serial measurement of the aortic root 

and ascending aorta is indicated in 

every patient with BAV, with an 

interval depending on aortic size, 

increase in size and family history

I

C

I

C

In the case of aortic diameter >50 mm 

or an increase >3 mm/year measured 

by echocardiography, confirmation of 

the measurement is indicated, using 

another imaging modality (CT or 

MRI).

I

C

In cases of BAV, surgery of the 

ascending aorta is indicated in case of:

•

aortic root or 

ascending aortic 

diameter >55 mm.

•

aortic root or 

ascending aortic 

diameter >50 mm in the 

presence of other risk 

factors.

c

•

aortic root or 

ascending aortic 

diameter >45 mm when 

surgical aortic valve 

replacement is 

scheduled.

I

C

Beta-blockers may be considered in 

patients with BAV and dilated aortic 

root >40 mm.

IIb

C

Because of familial occurrence, 

screening of first-degree relatives 

should be considered.

IIa

C

In patients with any elastopathy or 

BAV with dilated aortic root (>40 

mm), isometric exercise with a high 

static load (e.g. weightlifting) is not 

indicated and should be discouraged.

III

C

In the case of a diameter of the aortic

root or the ascending aorta >45 mm or

an increase >3 mm/year measured by

echocardiography, annual measurement

of aortic diameter is indicated.

a

Class of recommendation.

b

Level of evidence.

c

Coarctation of the aorta, systemic hypertension, family history of dissection, or

increase in aortic diameter .3 mm/year (on repeated measurements using the

same imaging technique, measured at the same aortic level, with side-by-side

comparison and confirmed by another technique).

BAV ¼ bicuspid aortic valve; CT ¼ computed tomography; MRI ¼ magnetic

resonance imaging; TTE ¼ transthoracic echocardiography.

8.3 Coarctation of the aorta

This topic is discussed extensively in the 2010 ESC Guidelines on the

management of grown-up congenital heart disease.

424

8.3.1 Background

Coarctation of the aorta is considered to be a complex disease of the

vasculature and not only as a circumscript narrowing of the aorta. It

occurs as a discrete stenosis or as a long, hypoplastic aortic segment.

Coarctation of the aorta is typically located at the area of ductus arter-

iosus insertion, and occurs ectopically (ascending, descending, or ab-

dominal aorta) in rare cases. Coarctation of the aorta accounts for 5 –

8% of all congenital heart defects. The prevalence of isolated forms is

3 per 10 000 live births.

8.3.2 Diagnostic work-up

Clinical features include upper body systolic hypertension, lower body

hypotension, a blood pressure gradient between the upper and lower

extremities (.20 mm Hg indicates significant coarctation of the aorta),

radiofemoral pulse delay, and palpable collaterals. Echocardiography

provides information regarding site, structure, and extent of coarcta-

tion of the aorta, left ventricular function and hypertrophy, associated

cardiac abnormalities, and aortic and supra-aortic vessel diameters.

Doppler gradients are not useful for quantification, neither in native

nor in post-operative coarctation. MRI and CT are the preferred non-

invasive techniques to evaluate the entire aorta in adults. Both depict

site, extent, and degree of the aortic narrowing, the aortic arch, the

pre- and post-stenotic aorta, and collaterals. Both methods detect

complications such as aneurysms, re-stenosis, or residual stenosis.

Cardiac catheterization with manometry (a peak-to-peak gradient

.20 mm Hg indicates a haemodynamically significant coarctation of

the aorta in the absence of well-developed collaterals), and angiography

are still the ‘gold standard’ for evaluation of this condition at many

centres before and after operative or interventional treatment.

8.3.3 Surgical or catheter interventional treatment

In native coarctation of the aorta with appropriate anatomy, stenting

has become the treatment of first choice in adults in many centres.

Recommendations on interventions in coarctation of the

aorta

Recommendations Class

a

Level

b

I

Independent of the pressure gradient, hyper-

tensive patients with >50% aortic narrowing

relative to the aortic diameter at the diaphragm

level (on MRI, CT, or invasive angiography)

should be considered for intervention.   

IIa

C

C

In all patients with a non-invasive pressure

difference >20 mm Hg between upper and

lower limbs, regardless of symptoms but with

upper limb hypertension (>140/90 mm Hg in

adults), abnormal blood pressure response

during exercise, or significant left ventricular

hypertrophy, an intervention is indicated.

Independent of the pressure gradient and pres-

ence of hypertension, patients with >50% aortic

narrowing relative to the aortic diameter at the

diaphragm level (on MRI, CT, or invasive angi-

ography) may be considered for intervention.     

IIb

C

a

Class of recommendation.

b

Level of evidence.

CT ¼ computed tomography; MRI ¼ magnetic resonance imaging.

ESC Guidelines

2914

The question of whether to use covered or non-covered stents

remains unresolved. Notably, despite intervention, antihypertensive

drugs may still be necessary to control hypertension.

9. Atherosclerotic lesions of the

aorta

9.1 Thromboembolic aortic disease

As a result of the atherosclerotic process, aortic plaques consist of

the accumulation of lipids in the intima-media layer of the aorta.

490

Secondary inflammation, fibrous tissue deposition, and surface ero-

sions with subsequent appearance of thrombus may cause either

thrombotic (thromboembolic) or atherosclerotic (cholesterol

crystal) embolism.

491

Thromboemboli are usually large, and commonly occlude

medium-to-large arteries, causing stroke, transient ischaemic

attack, renal infarct, and peripheral thromboembolism. Cholesterol

crystal emboli tend to occlude small arteries and arterioles, and

may cause the ‘blue-toe’ syndrome, new or worsening renal insuffi-

ciency, and mesenteric ischaemia.

9.1.1 Epidemiology

Risk factors are similar to those for atherosclerosis in other vascular

beds, including age, sex, hypertension, diabetes mellitus, hyperchol-

esterolaemia, sedentary lifestyle, tobacco smoking, and inflammation.

In the Offspring Framingham Heart Study, aortic plaque was identi-

fied by MRI in 46% of normotensive individuals, with a greater preva-

lence in women. Hypertension was associated with greater aortic

plaque burden. An even greater plaque burden was present in sub-

jects with clinical cardiovascular disease.

492

Aortic plaques are associated with cerebrovascular and peripheral

embolic events. The association between cerebrovascular and

embolic events is derived from autopsy studies,

493

and studies in

patients with non-fatal cerebrovascular or peripheral vascular

events,

494

as well as those in high-risk patients referred for TOE

and intraoperative ultrasound.

495

,

496

In the Stroke Prevention in

Atrial Fibrillation study, patients with complex aortic plaque

(defined by plaques with mobile thrombi or ulcerations or a thickness

≥4 mm by TOE) had a risk of stroke four times as great compared

with plaque-free patients.

497

In The French Study of Aortic Plaques

in Stroke,

498

aortic plaques

≥4 mm were independent predictors

of recurrent brain infarction (RR ¼ 3.8) and any vascular events

(RR ¼ 3.5). The prevalence of severe aortic arch atheroma among

patients with acute ischaemic stroke is .20%, similar to atrial fibril-

lation and carotid atherosclerosis.

499

Additionally, most of the

studies noted that progression of atheroma was associated with

more vascular events.

500

Embolic events can also be induced by interventions including

cardiac catheterization, intra-aortic balloon counter-pulsation, and

cardiac surgery. For cardiac catheterization, the overall risk of

stroke is low. In a recent meta-analysis, stroke rates tended to be

lower with the radial vs. femoral approach without reaching statistical

significance (0.1 vs. 0.5%, respectively; P ¼ 0.22).

501

Atherosclerosis

of the ascending aorta is a major risk factor for stroke after cardiac

surgery. The level of risk depends on the presence, location, and

extent of disease when the ascending aorta is surgically manipulated.

In a study of 921 patients undergoing cardiac surgery, the incidences

of stroke in patients with and without atherosclerotic disease of the

ascending aorta were 8.7% and 1.8%, respectively (P , 0.0001).

502

Intraoperative (epiaortic ultrasonography) or pre-operative diag-

nosis and surgical techniques such as intra-aortic filters, off-pump

coronary artery bypass, single aortic clamp or no clamping, and

‘no-touch’ off-pump coronary artery bypass may prevent embolic

events.

503

Nowadays, transcatheter aortic valve implantation is

mostly proposed in the elderly with multiple comorbidities, and

these patients are at high risk for aortic plaques, which are in part

responsible for procedure-related stroke, as highlighted by lower

stroke rates when the aortic catheterization is avoided by the trans-

apical approach.

504

9.1.2 Diagnosis

Aortic atheroma can be subdivided in small, moderate, and severe

aortic atherosclerosis, or even semi-quantitatively into four grades

(Web Table

3

).

505

,

506

TTE offers good imaging of the aortic root and proximal

ascending aorta. TOE is a safe and reproducible method of asses-

sing aortic atheromas.

507

Multiplanar real-time 3D TOE may offer

further advantages. Epiaortic ultrasonography (2D or 3D)

508

can

offer valuable data during the intraoperative setting. Multislice

computed tomography can offer excellent imaging of aortic ather-

omas and gives valuable data on anatomy and calcifications. Mag-

netic resonance imaging can give details on the composition of

plaques. The limitations of each technique are detailed in

section 4.

9.1.3 Therapy

9.1.3.1 Antithrombotics (antiplatelets vs. vitamin K antagonists)

Because of the thromboembolic risk, antiplatelet therapy or anticoa-

gulation is considered.

498

However, studies comparing both options

are scarce and mostly small and non-randomized.

482

Warfarin has

been used for primary or secondary prophylaxis in patients with

aortic plaque. In an observational study including 129 patients,

509

a

lower incidence of vascular and fatal events was found in the case

of complex plaques in patients on vitamin K antagonist vs. antiplatelet

therapy (aspirin or ticlopidine). Other studies also reported benefi-

cial results.

510

,

511

Nevertheless, other groups reported no benefit

with warfarin use: in a study of 519 patients with severe aortic

plaque the OR for embolic events was 0.7 (95% CI 0.4 – 1.2) for war-

farin and 1.4 (95% CI 0.8 – 2.4) for antiplatelet agents.

512

In the Patent

Foramen Ovale in Cryptogenic Stroke study (PICSS), based on the

Warfarin-Aspirin Recurrent Stroke Study (WARSS),

513

event rates

for the entire population (n ¼ 516, of whom 337 had aortic

plaques) were similar in the warfarin and aspirin groups (16.4 vs.

15.8%; P ¼ 0.43) and no correlation was observed between warfarin

treatment and large plaques on the risk of events (HR 0.42; 95% CI

0.12 – 1.47).

More data are needed to allow for better selection of patients and

to determine firm recommendations. The promising Aortic Arch

Related Cerebral Hazard (ARCH) trial, comparing warfarin

ESC Guidelines

2915

(target international normalized ratio 2 – 3) with aspirin plus clopi-

dogrel, has been prematurely stopped because of a lack of power for

a definite result. In the Stroke Prevention in Atrial Fibrillation III

study

514

the co-existence of aortic plaque in patients with atrial fib-

rillation dramatically increased the risk of embolic events. Aortic

plaque is considered as ‘vascular disease’ and increases, by one

point, the CHA

2

DS

2

-VASc score used to assess the stroke risk in

atrial fibrillation.

515

9.1.3.2 Lipid-lowering agents

No randomized trials are available to support the use of statins for

patients with stroke caused by atheroembolism. In a small series of

patients with familial hypercholesterolaemia who were studied

with TOE, pravastatin resulted in progression in 19% and regression

in 38% over 2 years.

516

Statin use results in regression of aortic ath-

eroma burden as assessed by MRI,

517

or attenuation of inflammation

as assessed by PET.

518

More research is required to clarify the value of

statins and the risk of stroke in patients with large aortic plaques. In a

retrospective study of 519 patients with severe aortic plaque, only

statin treatment was associated with a 70% lower risk of events.

512

9.1.3.3 Surgical and interventional approach

There are limited data—mainly from case studies—and no clear evi-

dence to recommend prophylactic endarterectomy or aortic arch

stenting for prevention of stroke. Surgery for atherothrombotic

disease in the aortic arch is of a high-risk nature and cannot be recom-

mended.

519

Recommendations on management of aortic plaque