IMedPub Journals

iMedPub Journals

http://www.imedpub.com

Journal of Vascular and Endovascular Surgery 

2016

Vol. 1 No. 2: 9

1

© Copyright iMedPub | 

 

 

 

       

  

      This article is available from:

 

http://vascular-endovascular-surgery.imedpub.com/ 

Editorial

Nardi P and Ruvolo G

Tor Vergata University Policlinic of Rome, 

Rome, Italy

Corresponding author: 

Nardi P



 

[e-mail]

Cardiac Surgery Unit, Tor Vergata University 

Policlinic, Viale Oxford 81, Rome 00133, 

Italy.

Tel: [phone]

Fax: [phone]

Citation:

 Nardi P, Ruvolo G. 

Current Indications 

to Surgical Repair of the Aneurysms of Ascending 

Aorta

. Journal of Vascular & Endo Surgery. 

2016, 1:2.

Current Indications to Surgical Repair 

of the Aneurysms of Ascending Aorta

Received:

 

April 28, 2016;

 Accepted:

 

April 29, 2016; 

Published:

 

May 03, 2016

Background

Normal  ascending  aorta  functions  as  an  elastic  reservoir  to 

enhance  arterial  flow.  It  stores  energy  during  systole  and 

dissipates it during diastole. The medial layer of the aorta 

consisting of elastin, collagen, and smooth muscle cells ensures 

the  elasticity  of  the  aortic  wall.  The  ascending  segment  of  the 

aorta  is  more  elastic  than  the  descending  segment,  due  to  its 

greater concentration of elastic fibres. Aortic aneurysm is defined 

as a permanent dilation of the aortic wall that exceeds 1.5 times 

the normal diameter of the aorta in a specified its segment (i.e., 

the segment of the ascending aorta has a normal value of 24-36 

mm, and its dilation for a diameter >40 mm is called aneurysm).

Ascending aortic aneurysms are exposed to the risk of rupture 

with sudden death from cardiac tamponade, or dissection, i.e., 

acute,  a  dramatic  event  that  can  lead  to  cardiac  tamponade, 

acute aortic valve insufficiency and severe ischemia of the heart, 

brain  and  abdominal  viscera.  The  incidence  of  thoracic  aortic 

aneurysms is approximately 6 cases per 100,000 people/year; 

male:  female  ratio  is  2.4:1;  the  higher  frequency  is  observed 

between the fifth and seventh decade of life [1].

Data  of  natural  history  of  aortic  aneurysms  starts  to  the  ‘80s. 

Bickerstaff et al. [2] reported in over 70 patients affected by not 

operated  expansive  or  dissecting  aneurysms  a  5  year  survival 

of  13%  (19%  for  expansive  aneurysms,  7%  for  dissecting)  in 

comparison  with  5  year  survival  of  75%  observed  in  a  normal 

population; 74% of patients had gone to rupture of the aneurysm, 

and of these 94% died.

Approximately, 50% of patients with acute untreated ascending 

aortic dissection die within 48 h, and those undergoing emergency 

surgery  have  a  20-30%  operative  mortality.  On  the  contrary, 

elective  surgery  lowers  mortality  to  only  3-5%.  Understanding 

the pathophysiology of ascending aortic aneurysms can help to 

prevent and then to reduce mortality from aortic dissection or 

rupture, by indicating timely elective surgery.

Indication to Surgical Repair of the 

Aneurysms of the Ascending Aorta

Aneurysm  diameter  (size)  is  the  main  indication  for  elective 

surgical intervention, as it correlates strongly with the risk of the 

ascending aortic aneurysm to dissect or rupture, but indications 

for  replacement  of  ascending  aorta  are  importantly  influenced 

by etiology, rate of growth of the aneurysm, and family history 

of dissection.

The diameter (size) of the aneurysm

Coady  et  al.  [3]  in  a  study  of  several  hundred  patients  with 

ascending  aortic  aneurysm  found  a  relationship  between  size 

and risk of rupture of the aneurysm and/or dissection. In patients 

affected by an aneurysm of the ascending aorta with maximum 

transverse  diameter  50-59  mm  and  in  those  with  a  diameter 

>60 mm the risk of acute complications (rupture or dissection) 

during a 5 year follow-up was 17.8% and 27.9%, respectively, in 

comparison with 9.5% for a diameter between 40 and 49 mm. The 

risk of rupture increased therefore when the diameter reached 

60 mm. For these observations the authors recommend elective 

surgery  when  the  diameter  of  the  aneurysm  reaches  55  mm. 

In fact, the linear risk (per patient/year) of acute complications 

(rupture and/or dissection, death) for ascending aortic aneurysms 

>60 mm was estimated at 15.6% vs. 6-8% for aneurysms with a 

diameter (<60 mm) [4, 5].

Etiological factors

Patients with Marfan syndrome exhibit a more rapid growth of 

the  aneurysm  due  to  the  characteristic  collagenopathy,  with 

higher risk of rupture or dissection already to a size of the aortic 

dilation smaller than that observed in presence of degenerative 

etiology,  especially  in  the  presence  of  family  history  of  acute 

complications. Surgical treatment has improved the prognosis of 

these  patients.  In  fact,  over  the  years'  70  their  life  expectancy 

2

This article is available from:

 

http://vascular-endovascular-surgery.imedpub.com/ 

2016

Vol. 1 No. 2: 9

Journal of Vascular and Endovascular Surgery 

was 40 years: cause of death in 60-80% of cases was the rupture 

or  acute  dissection  of  the  aorta,  or  heart  failure  from  aortic 

regurgitation.  By  the  mid-90s  in  the  United  States  the  average 

life of Marfan patients was 71 years, just under 73 years of age 

healthy  population.  This  improvement  was  the  result  of  the 

prevention (control of hypertension, excluding strenuous physical 

activity), the earlier diagnosis, and the elective early surgery.

Family  syndromes  of  aortic  aneurysm,  not  related  to  Marfan 

syndrome, i.e., in autosomal dominant gene transmission, 

X-linked  or  recessive,  are  at  increased  risk  (about  double)  of 

annual growth and rupture.

In  dissecting  chronic  aneurysms  diameter  growth  is  around  six 

times  greater  than  that  of  expansive  aneurysms,  probably  due 

to  the  reduced  resistance  of  the  aortic  wall  dissected  to  the 

expansive intraluminal pressure.

An aortic valve disease which itself requires surgery does put more 

precociously the indication to the treatment of the aneurysm of 

the ascending aorta also already to a diameter >45 mm.

Bicuspid aortic valve represents the most common birth defect 

in  the  adult  population,  with  a  prevalence  rate  of  0.5-2%. 

The  aortic  valve,  which  has  only  two  cusps,  not  necessarily  is 

malfunctioning; however, a normally functioning valve becomes 

in  the  years  stenotic  and/or  insufficient.  Aortic  stenosis  rarely 

leads to post-stenotic dilatation of the ascending aorta. Bicuspid 

valve  indeed  is  associated  with  dilation  of  the  root  and/or  the 

above-junctional ascending aorta, depending on the relation to 

a genetic defect linked to the activation of metalloproteinases, 

responsible for an abnormal structural weakening of the elastic 

fibers of the media, with cystic degeneration of the media similar 

to that observed in Marfan syndrome [6, 7].

The more recently published Guidelines recommend ascending 

aorta  replacement  a  diameter  ≥  55  mm  in  absence  of  Marfan 

syndrome or other genetic-mediated disorders. On the contrary, 

patients affected by Marfan or Bicuspid valve-related aortopathy 

(as well as in presence of chronic dissection), should be referred 

to  elective  surgery  earlier,  when  aneurysm  dilation  of  the 

ascending  aorta  reaches  45-50  mm,  or  45  mm  when  patients 

have additional risk factors, i.e., size increase >3 mm/year, family 

history  of  dissection,  severe  aortic  regurgitation,  or  desire  of 

pregnancy [8, 9].

However,  thanks  to  improved  surgical  techniques  and  the  use 

of prosthetic materials impervious to blood, surgical risk is very 

low  and  elective  surgery  in  patients  affected  by  degenerative 

expansive  aneurysms  can  be  performed  when  aortic  diameter 

reaches 50 mm, in order to eliminate the annual risk of rupture 

or acute dissection [8, 9].

Consequently,  indications  to  replace  ascending  aorta  in  the 

clinical  practice  are  as  follows:  1)  ascending  aortic  aneurysm 

>5.0  cm  in  diameter;  2)  ascending  aortic  aneurysm  ≥  4.5  cm 

in  patients  affected  by  Marfan  syndrome  or  in  presence  of  a 

bicuspid  aortic  valve;  3)  ascending  aortic  aneurysm  >4.5  cm  in 

patients undergoing aortic valve surgery; 4) growth rate of >0.5 

cm/year when ascending aorta is <5.0 cm in diameter. In any case, 

the  surgical  indication  should  be  evaluated  for  each  individual 

patient depending on risk factors, co-morbidities, body size, or 

significant increase of aortic size in short time. In addition, the 

study of genetic and molecular markers involved in the formation 

of the aneurysm can be helpful in decision making surgery. As 

recently published, in 108 patients subjected to ascending aorta 

replacement electively and in 26 treated for acute dissection, it 

was found that a particular phenotype (type III) of the aortic wall 

(i.e.,  elevated  cystic  medial  degeneration  without  substitutive 

fibrosis) was similarly present either in a subgroup of expansive 

aneurysm  than  in  all  dissection  aneurysms  operated  on,  thus 

indicating  that  kind  of  phenotype  as  an  optimal  biomarker 

of  dissection,  independently  of  aneurysm  diameter  or  aortic 

valve disorder [10]. In a study focused on the relation between 

ascending aorta dilation and presence of a bicuspid aortic valve 

(BAV),  we  found  that  in  presence  of  BAV  different  genetic  and 

molecular biomarkers, i.e., severe plurifocal apoptosis of smooth 

muscle  cells  and  matrix  metalloproteinases,  were  significantly 

involved  in  aneurysmal  dilatation  in  comparison  with  the 

presence of  a tricuspid  valve. Identification  of  BAV at high  risk 

of aneurysm development can be useful to differently treat this 

subset of patients, i.e., with a complete removal of the ascending 

aorta, including the aortic root with or without dilation [11].

Surgical Procedures

Isolated ascending aorta replacement

In  the  absence  of  dilation  of  the  aortic  root  and  aortic  valve 

pathology, the aneurysmal segment of the ascending aorta 

above  Sino-tubular  junction  is  resected  and  replaced  with  a 

Dacron cylindrical tubular prosthesis, suitably shaped in order 

to  avoid  "kinking"  of  the  tube  into  the  concavity,  by  means  of 

two  continuous  sutures  of  polypropylene  for  the  proximal 

anastomosis and the distal end. The replacement of the ascending 

aorta with a tubular prosthesis also allows the reconstruction of 

the Sino tubular junction with re-suspension of the aortic valve 

cusps, in order to correct a failure from eccentric stretch of the 

commissures. To stabilize and improve this correction, it can be 

added aortic valve repair.

In  Marfan  patients  the  aortic  root,  although  not  dilated  at  the 

time of replacement of the supra-junctional ascending aorta, also 

needs to be replaced for the risk of subsequent expansion and 

need for further intervention.

Separate aortic valve and ascending aorta replacement

Ascending  aortic  aneurysms,  with  normal  sinuses  and  aortic 

annulus,  require  replacement  of  the  ascending  aorta  from  the 

Sino-tubular  ridge  to  the  origin  of  the  innominate  artery  with 

a  Dacron  tube  graft  similarly  to  the  isolated  ascending  aorta 

replacement.  In  addition,  the  diseased  aortic  valve  is  replaced 

separately with a mechanical or biological prosthetic valve.

Complete replacement of the ascending aorta

Bentall-De  Bono  operation  [12]  is  suggested  to  be  a  surgical 

"gold standard" for the treatment of aneurysms of ascending 

aorta  involving  the  aortic  root.  This  procedure  can  be  done  in 

presence of a significant dilation of the aortic root (diameter >50 

mm for degenerative disease, or ± 45 mm in presence of bicuspid 

3

2016

Vol. 1 No. 2: 9

© Under License of Creative Commons Attribution 3.0 License

Journal of Vascular and Endovascular Surgery 

aortic  valve,  Marfan  syndrome  or  other  genetic  disorders.  In 

our experience, Bentall operation is performed also in presence 

of  an  asymmetrical  dilatation  of  the  aortic  root  (i.e.,  although 

the aortic root diameter does not reach 45 mm, one or two of 

Valsalva coronary sinuses are affected by a marked dilation and/

or in presence of significant coronary ostium/ostia dislocation). 

All Marfan patients should undergo replacement of the ascending 

aorta including aortic root. The procedure is usually done with a 

composite graft consisting of a mechanical valve inserted into a 

collagen-  or  gelatin-impregnated  preassembled  Dacron  tubular 

graft,  or  suturing  on  the  tubular  graft  a  biological  prosthesis. 

Coronary  artery  ostia  are  reimplanted  as  buttons  (“button 

technique”).

“Valve-Sparing” operations

In  the  early  90s,  after  30  years  of  replacement  surgery,  were 

proposed,  in  selected  groups  of  patients,  some  techniques 

of  conservative  surgery  ("valve-sparing")  of  the  aortic  valve, 

alternatively  to  the  Bentall  operation.  These  techniques  have 

the advantage of avoiding complications related to the implant 

of a valvuar prosthesis, both mechanical (bleeding complications 

anticoagulation  therapy-related)  and  biological  (redo  operation 

due to structural valve degeneration). The native aortic valve can 

be spared if, in presence of dilation of the Valsalva sinuses, the 

leaflets are normal and aortic insufficiency is secondary to dilation 

of the Sino-tubular ridge or aortic root, without structural valve 

alterations (i.e., calcifications, stenosis, marked prolapse of cusps, 

excessive diastases of cusps in presence of anulo-aortic ectasia). 

Two  techniques  have  been  proposed  by  Yacoub  (aortic  root 

“Remodeling”)  [13]  and  David  (aortic  valve  “Reimplantation”) 

[14,  15].  Both  interventions  replace  the  ascending  aorta  with 

coronary ostia reimplantation on the Dacron tubular graft, while 

preserving the native valve, thus restoring its continence. Without 

implantation  of  a  prosthetic  valve,  "valve-sparing"  operations 

give the prospect of a better quality of life (not being required 

anticoagulation  with  its  complications)  and  a  lower  risk  of 

endocarditis. The major limit of these procedures is represented 

by the potential progression of aortic valve insufficiency during 

follow-up that may require a late redo operation.

Our experience

From January 2015 to February 2016, at the Cardiac Surgery Unit 

of the Tor Vergata University of Rome, on a total of five hundred 

and ninety-two open heart procedures, elective surgery on the 

ascending aorta was performed in 83 patients (15%). Mean age 

of patients was 64 ± 14 years, mean EuroSCORE II 4.7%.

Bentall  procedure  was  performed  more  frequently  (50  cases, 

60%).  There  was  no  operative  mortality;  in  3  patients  (4.1%) 

postoperative course was complicated by low output syndrome, 

in 3 (4.1%) by re-exploration for bleeding, in 1 (1.2%) by need for 

pacemaker implantation, in 1 (1.2%) by early endocarditis. Type 

of procedures and surgical times are summarized in Tables 1 and 2.

Conclusion

Ascending aortic aneurysm is a lethal disease [16, 17]. Elective 

surgical repair remains the gold standard for the management 

of  symptomatic  aneurysm  or  asymptomatic  aneurysm  with  a 

diameter ≥ 5.5 cm [8, 9]. However, considering the low operative 

risk for elective surgery, in the current clinical practice and specific 

patient-related factors, such as molecular and genetic biomarkers 

involved in aortic aneurysm development [10, 11], appropriate 

preventive  surgery  can  be  recommended  in  a  timely  manner 

(aortic  diameter  >5.0  cm).  Lower  threshold  of  aortic  diameter 

for  surgery  should  be  considered  for  patients  with  aortopathy 

related to congenital disorders (i.e., Marfan syndrome, bicuspid 

aortic valve), and Bentall operation can be considered the gold 

standard surgical therapy in this subset of patient population.

Type of procedure

No. pts (%)

Ascending aorta replacement (supra-junctional) 

+/- aortic valve sub-commissural valvuloplasty

21 (25)

Ascending aorta replacement+aortic valve 

replacement

12 (15)

Bentall +/- associated procedures*

50 (60)

Table 1 Surgical procedures on the ascending aorta.

*Mitral valve surgery, CABG

Type of aortic repair procedure Cross-clamp 

aortic time 

Cardiopulmonary 

bypass time

Ascending aorta replacement 

(supra-junctional) +/- aortic 

valve sub-commissural 

valvuloplasty, minutes (mean 

+/- SD)

 58 +/- 26 

*,**

 82 +/- 32 

***

Ascending aorta replacement 

+ aortic valve replacement, 

minutes (mean +/- SD) +/- 

associated procedures

100 +/- 27

122 +/- 31

Bentall +/- associated 

procedures, minutes (mean 

+/- SD)

105 +/- 28

125 +/- 32

Table 2 Surgical times of different types of aortic repair procedure.

*p<0.0001 vs. Bentall operation times

**p<0.001  vs.  Ascending  aorta  repair  associated  with  aortic  valve 

replacement times

4

This article is available from:

 

http://vascular-endovascular-surgery.imedpub.com/ 

2016

Vol. 1 No. 2: 9

Journal of Vascular and Endovascular Surgery 

References

1 

Brinster DR, Rizzo RJ, Bolman RM (2008) Ascending aortic aneurysms 

cardiac surgery in the adult. New York: McGraw-Hill pp: 1223-1246.

2 

Bickerstaff LK, Pairolero PC, Hollier LH, Melton LJ, Van Peenen HJ, 

et al. (1982) Thoracic aortic aneurysms: A population-based study. 

Surgery 92: 1103-1108.

3 

Coady MA, Rizzo JA, Hammond GL, Mandapati D, Darr U, et al. (1997) 

What is the appropriate size criterion for resection of thoracic aortic 

aneurysms. J Thorac Cardiovasc Surg 113: 476-491.

4 

Coady  MA,  Rizzo  JA,  Elefteriades  JA  (1999)  Developing  surgical 

intervention criteria for thoracic aortic aneurysms. Cardiol Clin 17: 

827-839.

5 

Coady MA, Rizzo JA, Hammond GL, Kopf GS, Elefteriades JA (1999) 

Surgical intervention criteria for thoracic aortic aneurysms: A study 

of growth rates and complications. Ann Thorac Surg 67: 1922-1926.

6 

Bonderman  D,  Gharehbaghi  Schnell  E,  Wollenek  G,  Maurer  G, 

Baumgartner H, et al. (1999) Mechanisms underlying aortic dilatation 

in congenital aortic valve malformation. Circulation 99: 2138-2143.

7 

Svensson  LG,  Crawford  ES  (1997)  Degenerative  aortic  aneurysms 

Cardiovascular and Vascular Disease of the Aorta. Philadelphia WB 

Saunders.

8 

Hiratzka LF, Bakris GL, Beckman JA, Bersin RM, Carr VF, et al. (2010) 

ACCF/AHA/AATS/ACR/ASA/SCA/SCAI/SIR/STS/SVM guidelines for the 

diagnosis and management of patients with thoracic aortic disease. 

Circulation 121: e266-369.

9 

Erbel R, Aboyans V, Boileau C, Bossone E, Di Bartolomeo R, et al. 

(2014)  ESC  guidelines  on  the  diagnosis  and  treatment  of  aortic 

diseases. Eur Heart J 35: 2873-2926.

10 

Pisano C, Maresi E, Merlo D, Balistreri CR, Candore G, et al. (2012) A 

particular phenotype of ascending aorta aneurysms as precursor of 

type A aortic dissection. Interact Cardio Vasc Thorac Surg 15: 840-

846.

11 

Balistreri  CR,  Pisano  C,  Candore  G,  Maresi  E,  Codispoti  M,  et  al. 

(2013) Focus on the unique mechanisms involved in thoracic aortic 

aneurysm formation in bicuspid aortic valve versus tricuspid aortic 

valve patients: Clinical implications of a pilot study. Eur J Cardiothorac 

Surg 43: e180-e186.

12 

Bentall HH, De Bono A (1968) A technique for complete replacement 

of the ascending aorta. Thorax 23: 338-339.

13 

Sarsam  MA,  Yacoub  MH  (1993)  Remodeling  of  the  aortic  valve 

annulus. J Thorac Cardiovasc Surg 105: 435-438.

14 

David TE, Feindel CM (1992) An aortic valve-sparing operation for 

patients with aortic incompetence and aneurysm of the ascending 

aorta. J Thorac Cardiovasc Surg 103: 617-621.

15 

David  TE  (2003)  Aortic  valve  repair  and  aortic  valve-sparing 

operations Cardiac Surgery in the Adult. New York: McGraw-Hill pp: 

811-824.

16 

Saliba  E,  Sia  Y  (2015)  The  ascending  aortic  aneurysm:  When  to 

intervene. IJC Heart & Vasculature 6: 91-100.

17 

Nardi  P,  Russo  M,  Saitto  G,  Pellegrino  A,  Ruvolo  G  (2015)  Surgical 

treatment of the ascending aorta aneurysm associated to bicuspid 

aortic valve. Edorium J Surg 2: 6-8.