Диссертация (1025060), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Биопротез представляет собойксеноперикардиальный створчатый аппарат, монтированный на цилиндрическом«двухзонном» опорном каркасе из сверхэластичного никелида титана.Исследование гидродинамических показателей биопротеза клапана аорты«3F Enable» посадочного диаметра 21 мм (наружный диаметр каркаса – 23 мм)было выполнено в пульс-дупликаторе Vivitro-Systems (Vivitro Labs inc., Канада).Данный стенд представляет собой модель левой половины сердца (Рис. 3.36), чтопозволяет его использовать при моделировании различных гидродинамическихсостояний БТС с искусственными протезами клапанами сердца.Рис.
3.36. Принципиальная схема пульс-дупликатора108Эксперимент проводили в условиях имитации физиологического потока:минутный объем 5 л/мин, частота сердечно-сосудистых сокращений – 70 уд/мин,среднее давление в аорте 100 мм рт. ст.В эксперименте по исследованию гидродинамических характеристик прирадиальном сжатии биопротеза использовали цилиндрические бобышки (Рис.3.37), полученные методом трехмерной печати (селективное лазерное спекание).Данным методом было изготовлено пять бобышек с внутренним диаметромсредней зоны 22 - 18 мм с шагом 1 мм, и диаметром основания 23 мм.
В ходеэксперимента исследуемый биопротез помещали в бобышки в 2 позиции:обеспечивающее полное сжатие и сжатие только в области приточной зоны.а)б)в)Рис. 3.37. Бобышка, имитирующая сжатие исследуемого биопротезаа) прототип из полиамида; б) имитация полного сжатия;в) имитация сжатия приточной зоныДалее данные бобышки помещали в позицию гидродинамического стенда,имитирующего работу клапана аорты.
Работу митрального клапана имитировалимеханическим протезом Vivitro, поставляемым в комплекте с гидродинамическимстендом. В качестве испытательной жидкости для исследования использовалинестерильный 0,9% раствор NaCl. Регистрацию давлений осуществляли тремядатчиками, монтированными в порты в стенке каждой из камер, имитирующихпредсердие, желудочек и аорту.
Поток жидкости через биопротез регистрировалиэлектромагнитным датчиком, установленным по ходу движения жидкости передбиопротезом. Параметры перемещения поршня, создающего поток рабочейжидкости, фиксировали датчиком положения привода установки (Рис. 3.38).109Рис. 3.38. Параметры, регистрируемые в пульс-дупликатореГидродинамические показатели каждого биопротеза регистрировали втечение 10 циклов работы стенда в установившемся режиме. На основанииполученных данных с использованием программного обеспечения ViviTestv3.5.02 Vivitro-Systems (VivitroLabs inc., Канада) осуществляли расчетинтегральных показателей.
Пиковый (P peak) и средний (P mean) транспротезныйградиенты за цикл рассчитывали, исходя, соответственно, из максимального исреднего значения разности показателей датчиков давления в камерах,имитирующих желудочек и предсердие. Эффективную площадь отверстия (EOA)определяли по формуле (3.5), исходя из показателя среднеквадратичного прямогопотока за цикл (3.6) – данные датчика потока в атриовентрикулярной позиции, гдеqvRMS– среднеквадратичное значение прямого потока, ΔP – транспротезныйградиент, ρ – плотность испытательной жидкости, qv(t) – мгновенный поток привремени t, t2–t1 – время прямого потока [12].(3.5)110(3.6)Для качественной оценки максимальной площади отверстия биопротезакаждыйэксперимент записывалисиспользованием высокоскоростнойвидеокамеры FastVideo-250 на базе 10-битной монохромной КМОП-матрицыформата 1/2" с частотой записи 250 кадров/сек при разрешении 640х480 пикселей.Результатыэкспериментанарадиальноесжатиебиопротезапродемонстрировали квадратичную зависимость гидродинамических показателейот конечного диаметра конструкции (Рис.
3.39).Рис. 3.39. Зависимость гидродинамических показателей биопротезаот конечного диаметра каркаса:полное сжатие (сверху); сжатие приточной зоны (снизу);транспротезный градиент (ΔP); эффективная площадь отверстия (EOA);объем регургитации (Vрег); диаметр каркаса биопротеза (ø)В случае «имплантации» биопротеза в центральную часть модели аорты,внутренний диаметр которой отклонялся от целевого не более чем на ± 1 мм отцелевого (21 мм), не происходило существенных изменений гидродинамическиххарактеристик.
При сжатии до 19 мм была отмечена существенная деформация111створчатого аппарата, приводящая к резкому возрастанию транспротезногоградиента в 2,8 раза. Дальнейшее сжатие (до 18 мм) приводило к дисфункцииклапана, поэтому данное значение было исключено из результатов исследования.При другом варианте «имплантации» биопротеза, обеспечивающемизолированное сжатие приточной зоны, наблюдали аналогичный характерзависимости гидродинамических показателей от конечного диаметра. При этомтакже отмечали ухудшение гидродинамических показателей при отклонениидиаметра более 1 мм относительно целевого (Рис.
3.39).По результатам обоих экспериментов (радиальное сжатие всей конструкциии сжатие приточной зоны) было установлено, что значительное изменениедиаметра опорного каркаса (± 1 мм) относительно целевого оказываетсущественное влияние на гидродинамические характеристики. Данный эффектсвязан с искажением геометрии зоны коаптации, приводящим к нарушениюзапирательной функции протеза и уменьшению площади проходного отверстия(Рис. 3.40).
Исходя из этого, можно предполагать, что точность определениядиаметра ФК пациента способна оказать существенное влияние на гемодинамикупротеза в интра- и постоперационном периодах, а также в целом определить исходоперативного вмешательства.Стоит отметить, что наилучшие гидродинамические показатели былиотмечены при сжатии каркаса до 22 мм в обоих вариантах «имплантации». Исходяиз того, что целевой диаметр биопротеза – 21 мм, а наружный диаметр каркаса всвободном состоянии – 23 мм, в результате имплантации протеза его каркаспринимает промежуточное положение. В ходе разработки стентоподобныхустройств данное несоответствие диаметров учитывается при расчетеконструкции [66], поэтому оптимальная геометрия створчатого аппарата должнабыть заложена именно для предполагаемого промежуточного состояния.
Данноепредположение подтверждается результатами эксперимента с поправкой надиапазон значений исследуемых диаметров моделей.22 мм19 ммСжатие вприточной зонеПолноесжатие112Рис. 3.40. Биопротез «3F Enable», моделирование радиального сжатияв пульс-дупликаторе (вид со стороны выводной зоны)Сравнение результатов двух вариантов «имплантации» исследуемогобиопротеза показало, что изолированное сжатие приточной зоны приводит кбольшему нарастанию транспротезного градиента и ухудшению эффективнойплощади отверстия. С другой стороны, существенно меньший объемрегургитации в диапазоне диаметров 20–22 мм свидетельствует о меньшемсжатии комиссуральных стоек и меньшем нарушении формы зоны коаптациистворчатого аппарата по сравнению с вариантом «имплантации» биопротеза вцентральную часть модели аорты (Рис.
64). В клинической практике во времяимплантации протеза клапана хирург ориентируется на уровень ФК [144],обладающего существенно большей жесткостью относительно сино-тубулярногосочленения [55]. Исходя из этого, исследование створчатого аппарата протеза всоответствии со вторым вариантом (сжатие только приточной части) в большейстепени соответствует поведению клапана in vivo.По данным литературы, средние значения эксцентриситета ФК клапанааорты после имплантации транскатетерного биопротеза приближаются к 0,2 [70].Следовательно, конструкции створчатого аппарата «бесшовного» клапананеобходимо рассчитывать таким образом, чтобы обеспечить стабильноефункционирование при имплантации в эллиптическое ФК. С целью оценки113влиянияэллиптической деформации намоделированиебыловыполненоinфункциюvitro.биопротеза, данноеИсследованиезависимостигидродинамических показателей от эксцентриситета корня аорты быловыполненоприаналогичномиспользованием бобышек срежимеработыпульс-дупликаторасэксцентриситетом 0–0,10–0,20–0,25 %.Висследовании также оценивали 2 варианта имплантации биопротеза: полноесжатие и изолированное сжатие приточной зоны.
По результатам данногоэксперимента была установлена линейнаязависимость транспротезногоградиента и эффективной площади отверстия от степени эксцентриситетаопорного каркаса биопротеза (Рис. 3.41).Рис. 3.41. Зависимость гидродинамических показателей биопротезаот эксцентриситета каркаса:полное сжатие (сверху); сжатие приточной зоны (снизу);транспротезный градиент (ΔP); эффективная площадь отверстия (EOA);объем регургитации (Vрег); эксцентриситет (e)Имплантация биопротеза в модель со степенью эксцентриситета е=0,25сопровождалась дисфункцией створчатого аппарата, вследствие чего данныерезультаты не представлены на графиках.114В эксперименте на эллиптическое сжатие приточной зоны биопротеза былаотмечена квадратичная зависимость гидродинамических показателей от степениэксцентриситета: с увеличением данного параметра наблюдали плавное снижениеэффективной площади отверстия и увеличение транспротезного градиента сотносительной стабильностью в диапазоне e = 0–0,20 (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
