Диссертация (Биотехническая система бесшовной имплантации аортального клапана сердца), страница 8

Различия между значениями углов раструбавосходящего отдела аорты оценивали с помощью критерия Вилкоксона.В ходе статистической обработки данных МСКТА исследования не былообнаружено корреляции между диаметром ФК и такими параметрами как:1)правый (коэффициент корреляции Спирмена = 0,05) и левый (0,02)угол раструба восходящего отдела аорты,2)расстояние от ФК до устья правой (0,27) и левой (0,1) коронарныхартерий,3)глубина синусов Вальсальвы (ГСВ пкс = 0,33; ГСВ лкс =0,19;ГСВ нкс = 0,02).Также, не было обнаружено корреляции между диаметром ФК ирасстоянием ФК-СТС, измеренным от нижней точки линии крепления каждой изстворок к ФК до СТС: коэффициенты Спирмена для Lпкс = 0,02; Lлкс = 0,24; Lнкс48= 0,19.

Вследствие этого данные МСКТА исследования не подвергалигруппировке относительно диаметра ФК (Таблица 2).Таблица 2.Результаты МСКТА исследованияГСВ ГСВ ГСВ ФК ФК ФК HHLLLСТС,пкс, лкс, нкс, d,d, ave, пка, лка, пкс, лкс, нкс,α1 ,ºмммм мм мм мм мм мм мм мм мм мм ммα2 ,ºМедиана10,2 10,5 10,8 24,9 17,8 21,6 16,3 15,4 22,2 23,1 21,226,0 6,00 7,00Минимум7,49,6 18,2 17,8 17,021,0 0,00 0,00Максимум21,7 22,3 19,3 29,3 21,8 27,6 24,8 20,0 26,5 27,2 28,830,0 3,00 20,00Первый 9,6 9,5 9,8 22,8 16,9 20,0 15,4 12,6 19,2 20,9 18,4квартильТретий 11,7 11,4 12,8 26,0 19,3 22,9 20,3 17,5 23,9 23,6 22,8квартиль24,6 6,00 5,507,57,120,9 15,7 18,3 12,427,8 7,50 8,00Примечание: ГСВ – глубина синуса Вальсальвы;пкс – правая коронарная створка;лкс – левая коронарная створка;нкс - некоронарная створка;ФК – фиброзное кольцо;d1– малый эллиптический диаметр;d2 – большой эллиптический диаметр;ave – усредненное значение;H – расстояние от ФК до нижнего края устья коронарной артерии;L – расстояние ФК-СТС;α1 – угол раструба восходящего отдела аорты, измеренныйотносительно правого коронарного синуса;α2 – угол раструба восходящего отдела аорты, измеренныйотносительно левого коронарного синуса.СравнениерезультатовМСКТсаналогичнымизарубежнымиисследованиями также показало различие в данных.

В исследовании Tops L.F. с49соавторами ФК имело овальную форму, однако средний показатель большогодиастолического диаметра ФК составил 26,3 ± 2,8 мм, малого – 23,5 ± 2,7 мм, чтона 3,4% и 24,3%, соответственно, больше полученных в настоящей работерезультатов [94]. Среднее расстояние от ФК до устьев коронарных артерий в томже исследовании составило: для правой коронарной артерии 17,2 ± 3,3 мм, длялевой – 14,4 ± 2,9 мм, что на 7% и 5,3%, соответственно, меньше результатовполученных в настоящей работе. Данные расхождения в результатах работ,предположительно, могут быть обусловлены анатомическими особенностямипопуляции исследованных пациентов.Исследование динамики геометрических характеристик в различные фазысердечного цикла показало, что форма корня аорты приближается кцилиндрической в систолу и к трапециевидной - в диастолу, что в целомсогласуется с данными аналогичных исследований [15, 73].

Регрессионный анализпоказал приближающееся к статистически значимому (р=0,057) увеличениебольшего диаметра эллипса ФК на 6,4% в систолу относительно размера ФК вдиастолу. Аналогичный показатель для малого диаметра эллипса ФК составил12,4% (p<0,05).В отличие от ФК, аксиальное сечение СТС имело округлую форму как всистолу, так и в диастолу (Таблица 2), с увеличением диаметра СТС в систолу на9,2% (p<0,05) по отношению к диастоле.Динамическое изменение расстояния ФК-СТС наблюдали для всехкоронарных створок. Однако статистически значимые различия были полученытолько для левой коронарной створки (Lлкс): данный показатель увеличивался вдиастолу на 10,7% (p<0,05). Диастолическое увеличение расстояния ФК-СТСправой коронарной створки (Lпкс) приближалось к статистически значимому –8,7% (р=0,064).

Расстояния от устья левой и правой коронарной артерии до ФК неизменялись в зависимости от фазы сердечного цикла (р=0,13 и р=0,39,соответственно).50На основании совокупного анализа результатов ЭхоКГ и МСКТАисследований с помощью САПР были построены четыре трехмерные моделикорня аорты человека с диаметром ФК = 19, 21, 23 и 25 мм. Построениетрехмерных моделей осуществляли в САПР UGS NX 7.0 (Siemens, Германия). Воснову моделей легли показатели, полученные методом ЭхоКГ в диастолу:диаметр ФК, диаметр СТС и расстояние ФК-СТС, с соответствующейгруппировкой Таблица 1) . На основании полученных данных осуществлялипостроение опорных элементов ФК и СТС.

Дополнительные параметры,полученные методом МСКТА в диастолу (глубина синусов, расстояние от ФК докоронарных артерий, угол раструба восходящего отдела аорты (Таблица 2), былииспользованы при построении опорных элементов синусов Вальсальвы.Объединение данных опорных элементов ФК, СТС и синусов Вальсальвыповерхностями второго порядка позволило получить пространственнуюконфигурацию расположения и размеров элементов корня аорты в зависимости отдиаметра ФК (Рис. 2.5).αФК-СТСØСТСГСВØ ФКНРис. 2.5. Трехмерная модель корня аорты с диаметром ФК 19 мм,построенная по обобщенным данным ЭхоКГ и МСКТА исследований:ФК-СТС – расстояние от фиброзного кольца до синотубулярного сочленения;ØСТС – диаметр синотубулярного сочленения; ØФК – диаметр фиброзногокольца; H – расстояние от фиброзного кольца до нижнего края устья коронарнойартерии; α – угол раструба восходящего отдела аорты, измеренный относительносинусов Вальсальвы; ГСВ – глубина синусов Вальсальвы.51Таким образом, при построении моделей были использованы обобщенныеданные обоих методов исследования [1] (Таблица 3).Таблица3.Обобщенные показатели, используемые в моделях корня аорты человека№19 (N=32) №21 (N=43) №23 (N=18) №25 (N=24)Ø ФК (мм)18,520,522,625,2Ø СТС (мм)29,131,132,236,9ФК-СТС (мм)23,6ГСВ (мм)10,5H (мм)15,9α (°)6,5Примечание: ФК-СТС – расстояние от фиброзного кольца до синотубулярногосочленения;ØСТС – диаметр синотубулярного сочленения;ØФК – диаметр фиброзного кольца;H – расстояние от фиброзного кольца до нижнего края устьякоронарной артерии;α – угол раструба восходящего отдела аорты, измеренныйотносительно синусов Вальсальвы;ГСВ – глубина синуса Вальсальвы.В модели не учитывали эллиптическую форму ФК, поскольку данноеуточнение существенно усложняет построение самой модели, и удорожаетстоимость расчета при последующем моделировании МКЭ ввиду невозможностииспользования части объемного тела, соблюдая условие симметрии.

В тоже время,при выборе типоразмера транскатетерного искусственного клапана сердцарекомендуется использовать средний диаметр ФК [144], в связи с чем, былопроизведено усреднение показателя малого и большого эллиптического диаметраФК. Следует отметить, что представленные модели содержат конструктивное52ограничение – отсутствие створчатого аппарата, что несколько сужаетвозможности их применения при симуляции гидродинамических экспериментов.Несмотря на данные ограничения, полученные модели обладают рядомпреимуществ в сравнении с описанными в литературе аналогами, которые, какправило, содержат упрощенную геометрию, построенную посреднимпоказателям, приводимым без подробного статистического анализа [49, 72].Кроме того, известные модели, как правило, не группируют по типоразмерам,соответствующим применяемым медицинским изделиям, что также можносчитать существенным ограничением в рамках разработки новых биопротезовклапана аорты [72].Полученные в настоящем исследовании модели могут быть использованыпри решении ряда задач численного моделирования [9], связанных как сразработкой новых искусственных клапанов сердца, так и с изучением свойствужесуществующих.Трехмернаягеометриякорняаортычеловекавоспроизведенная на основании статистического анализа данных ЭхоКГ иМСКТА с выделением четырех основных типоразмеров, соответствующихпринятой в хирургической практике классификации, в наибольшей степениотвечает задаче моделирования имплантации биопротеза с бесшовным способомфиксации.2.2.

Исследование физико-механических свойств корня аорты человекаРезультаты коррекции пороков клапана аорты, в частности протезирование,во многом детерминированы исходным состоянием ФК ее корня: степеньюкальциноза, эластичностью и упругостью. Данные свойства определены, с однойстороны, изначальным соотношением коллагеновых и эластиновых волокон, сдругой – степенью патофизиологических процессов: структурная деградациятканей, кальцификация, атеросклероз и.т.п.Существующие исследования физико-механических свойств корня аорты,как правило, имеют ряд ограничений, не позволяющих полноценно использоватьих в рамках численного эксперимента. Так, ранние модели содержали линейную53аппроксимацию материала [85], либо исследования были проведены на животных[41, 44]. Более поздние модели предусматривали оценку модуля упругости каккальцинированного корня аорты, так и не измененного, однако в данных работахбыл использован косвенный метод расчета жесткости материала на основекомпьютерной томографии [55].

Таким образом, вопрос выбора адекватныхпараметров материала в случае численного моделирования остается открытым.С целью определения физико-механических свойств корня аорты человекабыло проведено собственное исследование с использованием нативногоаутопсийного материала 20 человек в возрасте 53-81 год без признаков патологииклапанного аппарата. Данная целевая группа была выбрана, поскольку ранеепроведенные исследования [81] демонстрируют зависимость свойств аорты как отвозраста, так и от степени кальциноза. В тоже время локализация кальциевыхотложений представляет собой крайне неоднородную и относительно хрупкуюструктуру, что ограничивает возможность использования метода осевогорастяжения образцов, поэтому исследование кальцинированного материала непроводили.Образцы для исследования были изготовлены с использованием вырубнойматрицы из забранного аутопсийного материала (Рис.