Диссертация (Биотехническая система бесшовной имплантации аортального клапана сердца), страница 2

Проведенное экспериментальноеисследование включало в себя комплексную оценку разработанной БТС«биопротез – корень аорты» in silico и in vitro способами с использованиемчисленных и физических методов. Эксперименты in silico были выполнены наоснове твердотельного моделирования МКЭ с использованием нелинейных испециализированных моделей материалов. Эксперименты in vitro проводили набазе гидродинамической модели левой половины сердца (в установкепульсирующего потока) в случае необходимости оценки функции створчатогоаппарата, а также с использованием универсальной испытательной машины – дляизучениясвойствбиологическихматериаловиопытныхобразцовразрабатываемого каркаса биопротеза.Основные научные положения, выносимые на защиту:1.Метод моделирования бесшовной имплантации аортального клапанана основе обобщенных конечно-элементных моделей корня аорты человека,позволяющий моделировать контактное взаимодействие компонентов БТС.102.Параметры стентовой ячейки и пространственной конфигурациикаркаса протеза, обеспечивающие минимально необходимые условия бесшовнойфиксации с учетом состояния и особенностей тканей корня аорты человека.3.Зависимость функционирования тубулярного створчатого аппаратабиопротеза, предназначенного для бесшовной имплантации, от параметровисходной геометрии, свойств биоматериала и деформации каркаса протеза.4.Конструкция протеза клапана аорты с бесшовным способомфиксации, состоящая из каркаса на основе сверхэластичного никелида титана иксеноперикардиального тубулярного створчатого аппарата, обеспечивающаясжатие в катетер до 6 мм.Степень достоверности результатов проведенных исследований:Достоверность полученных в работе результатов и выводов обеспеченаиспользованием статистических методов исследования, апробированного способачисленного моделирования МКЭ с верификацией постановочных задач, а такжесравнением результатов с экспериментальными и литературными данными.Апробация материалов диссертации.

Основные положения и результатыдиссертационной работы докладывались и обсуждались на следующихконференциях и семинарах:-4-омСъезде кардиологов Сибирского федерального округа«Сердечно-сосудистые заболевания: от первичной профилактики до высокихтехнологий в повседневной практике». Кемерово, 2011;-Конференции «Актуальные проблемы лабораторной диагностики ибиотехнологии». Кемерово, 2012;-«3-ей Ежегодной научной сессии молодых ученых Кузбасса Наука-Практике».

Кемерово, 2013;-Международной конференции «Теории оболочек и мембран вмеханике и биологии: от макро- до наноразмерных структур». Минск (Беларусь),2013;11-Международном форуме «Инженерные системы-2014». Москва,-Конференции «XIX Ежегодная сессия ФГБНУ НЦССХ им. А.Н.2014;Бакулева». Москва, 2015;-«17-ой научно-технической конференции «МЕДТЕХ-2015» Медико-технические технологии на страже здоровья». пос. Партенит (Крым), 2015.Апробация работы проведена нанаучном семинаре факультета«Биомедицинская техника» МГТУ им Н. Э. Баумана, на заседании Ученого СоветаФГБНУ «НИИ КПССЗ».Публикации.

Результаты диссертационного исследования отражены в 26научных работах, в том числе 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФдля публикации материалов диссертаций на соискание ученых степенейкандидата и доктора наук, общим объемом 6,65 п.л.Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения,четырех глав и общих выводов. Работа изложена на 182 страницах текста,содержит 9 таблиц, 10 формул и 106 рисунков. Указатель используемойлитературы содержит 158 источников.Личный вклад автораАвтор принимал непосредственное участие в планировании и проведенииисследования, определении цели и задач, выборе необходимых методов для ихрешения.

Анализ данных литературы по теме диссертации, проведениеисследований, обработка и интерпретация полученных данных, написаниедиссертации выполнены лично автором.Гистологические исследования выполнены Васюковым Г.Ю., м.н.с.«Лаборатории клеточных технологий»; клинические данные имплантациибиопротеза«Corevalve»предоставленыЗаведующим«Лабораторииинтервенционных методов диагностики и лечения атеросклероза», профессором,д.м.н. Ганюковым В.И.; данные исследования эхокардиографии – научнымсотрудником «Лаборатории ультразвуковых и электрофизиологических методов12диагностики» к.м.н. Сизовой И.Н.; данные мультиспиральной компьютернойтомографии – к.м.н. Коковым А.Н., Заведующим «Лаборатории рентгеновской итомографической диагностики» ФГБНУ «НИИ КПССЗ». Исследование методоммикро компьютерной томографии было выполнено совместно с инженером«Национального исследовательского Томского политехнического университета»Батраниным А.В.

Створчатый аппарат разработанного прототипа биопротеза былизготовлен совместно с Директором производства ЗАО «Неокор» Щегловой Н.А.БлагодарностиАвторвыражаетискреннююпризнательностьсвоемунаучномуруководителю профессору, д.т.н. Саврасову Г.В. за консультативную помощь вподготовке диссертации и декану факультета «Биомедицинская техника» МГТУим Н.Э. Баумана, профессору, д.т.н. Щукину С.И. за общее сопровождениеработы.Автор благодарит за неоценимый вклад и помощь в подготовке диссертацииколлег «отдела экспериментальной и клинической кардиологии» ФГБНУ «НИИКПССЗ»., в особенности, Клышникова К.Ю., к.б.н. Глушкову Т.В.; Заведующую«Лабораторией биопротезирования» ФГБУ«ННИИПКим.акад.Е.Н.Мешалкина» Минздрава России, профессора, д.м.н., Журавлеву И.Ю.; а такжесвоихнепосредственныхруководителейЗаведующую«Отделомэкспериментальной и клинической кардиологии», д.б.н. Кудрявцеву Ю.А., иакадемика РАН, профессора, д.м.н.

Барбараш Л.С. – Главного научногосотрудника ФГБНУ «НИИ КПССЗ».13ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1. Эпидемиология аортального стенозаНесмотря на развитие медицинских технологий, пороки клапанов сердцапо-прежнему остаются значимым и распространённым заболеванием [79]. Даннаяпатология составляет приблизительно 2,5% в структуре общей заболеваемостинаселения и характеризуется выраженной возрастной корреляцией от 0,7% ввозрасте 18-44 лет до 13,3 % – 75 лет [149].

Подобная зависимость вкупе стенденцией увеличения доли пожилого населения в развитых странах позволяетпрогнозировать возрастание значимости пороков клапанов сердца какзаболевания: согласно данным Всемирной Организации Здравоохранения впериод с 2000 до 2050 года численность населения в мире в возрасте более 60 летувеличится более чем в три раза – с 600 миллионов до 2 миллиардов [80].Среди всех пороков клапанов сердца по распространенности превалируетаортальный стеноз.

Его изолированная форма составляет 33,9% от общегоколичества клапанных патологий, не считая множественных клапанныхпоражений – в 20,2% [29]. Аналогично эпидемиологии всех клапанных пороковсердца, данному заболеванию преимущественно подвержено пожилое население:от 2,5% в возрасте 75 лет, до 8% в возрасте 85 лет [29, 46].Анатомически аортальный стеноз проявляется в виде сужения в областиклапана аорты, препятствующего нормальному кровотоку, следствием которогоявляются значимые гемодинамические нарушения (Рис.

1.1).14Рис. 1.1. Клапан аортыПри этом ключевыми показателями, определяющим степень заболевания, следуетсчитать эффективную площадь отверстия клапана и средний трансклапанныйградиент всистолическую фазу сердечного сокращения. ПоданнымАмериканской Ассоциации Сердца (AHA) в зависимости от тяжести выделяютнезначительный, умеренный и тяжелый аортальный стеноз, для которогоэффективная площадь отверстия клапана и показатель среднего трансклапанногоградиента соответственно составляют [69]: более 1,5 см2 и менее 25 мм рт. ст., от 1,0 до 1,5 см2 и от 25 до 40 мм рт.

ст., менее 1,0 см2 и от 40 мм рт. ст.Сложность диагностики аортального стеноза на практике связана сбессимптомным состоянием больного, которое может проявляться в видепостепенного снижения физической активности и перехода к сидячему образужизни, который, как правило, не ассоциируется с клапанными патологиями,особенно у пожилых людей [115]. Даже тяжелая форма может протекать безсимптомов, однако у 80% асимптоматических пациентов в течение четырех летразвивается развернутая клиническая картина заболевания [108].

С моментаобнаружения первых симптомов прогноз выживаемости подобных пациентоврезко ухудшается: приблизительно 50% больных с тяжелым аортальным стенозомбез оперативного вмешательства погибают в течение двух лет [123].15Согласно этиологии различают четыре основных механизма возникновенияаортальногостеноза:ревматический,дегенеративный,врожденный(двустворчатый аортальный клапан) и эндокардический (инфекционный) (Рис.1.2).а)б)в)г)Рис.