Диссертация (1025060), страница 18
Текст из файла (страница 18)
3.42).Как было сказано ранее, в идеале конструкция створчатого аппарата должнаобеспечивать стабильное функционирование при имплантации в эллиптическоеФК. Исходя из результатов исследования видно, что данное условие не соблюденов случае биопротеза «3F Enable», т.к. линейный рост объема регургитации наданном биопротезе в описанном диапазоне эксцентриситета не позволяетговорить о полной функциональной стабильности створчатого аппарата. Данноеутверждение также совпадает с тенденцией падения площади коаптации порезультатам моделирования in silico, описанного в предыдущем разделе.
Также,было отмечено, что увеличение степени эксцентриситета свыше 0,20 приводит кувеличению транспротезного градиента и снижению эффективной площадиотверстия, свидетельствующим о дисфункции биопротеза, что позволяет считатьзначение е=0,20 пороговым, что также частично совпадает с результатамипредыдущего исследования. Стоит отметить, что исследуемые аорты с разнымкоэффициентом эксцентриситета имели одинаковую площадь проходногоотверстия, поэтому все изменения гидродинамических характеристик связанытолько с изменением геометрии створчатого аппарата (Рис.
3.42). Исходя из этого,можно предположить, что немаловажным аспектом оценки геометрии ФКпациента является измерение степени его эксцентриситета.115е=0,2Сжатие вприточной зонеПолноесжатиее=0,1Рис. 3.42. Биопротез 3F Enable, моделирование эллиптическогосжатия в пульс-дупликаторе (вид со стороны выводной зоны)Сравнение двух способов имплантации биопротеза в модели с различнойстепенью эксцентриситета продемонстрировало зависимость гидродинамическиххарактеристик от способа эллиптического сжатия.
В случае изолированногосжатия приточной части отмечали повышенный транспротезный градиент ипониженный объем регургитации, в сравнении с аналогичными показателями,полученными при полном сжатии каркаса (Рис. 3.43).Рис. 3.43. Отношение гидродинамических показателей, полученных вэксперименте с частичным сжатием каркаса к показателям, полученным приполном сжатии биопротеза, в зависимости от эксцентриситета аортытранспротезный градиент (ΔP); эффективная площадь отверстия (EOA);объем регургитации (Vрег); эксцентриситет (e)116Можно предположить, что полученные различия обусловлены изменениемгеометрии зоны коаптации, зависящей от степени натяжения створки в областикомиссуральных стоек.
По данным литературы известно, что форма корня аортыизменяется от эллиптической в области ФК к цилиндрической в областисинотубулярного сочленения [70]. Таким образом, постановка эксперимента сосжатием только приточной зоны каркаса в большей степени соответствуетбиомеханическому поведению створчатого аппарата протеза in vivo.На основе анализа проведенных исследований [20] можно сделатьобобщающий вывод, что незначительное (±1 мм) отклонение диаметра бесшовнофиксируемого биопротеза клапана аорты с тубулярной структурой створчатогоаппарата от целевого не приводит к существенным изменениям егогидродинамических показателей.
Кроме того, эксцентриситет e=0,20 можнорассматривать в качестве порогового значения, характеризующегося стабильнымтранспротезным градиентом и эффективной площадью отверстия.ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3Результаты настоящей работы показывают преимущество проектированиясамораскрывающегося каркаса бесшовно-имплантируемого протеза клапанааорты на основе стента, состоящего из 12 ячеек в окружном направлении исодержащего не менее двух рядов в продольном направлении, с наибольшейвозможно толщиной балки (в пределах 0,4–0,5 мм). Исходя из проведенныхисследований, для проектируемого биопротеза был выбран каркас на базестентовой ячейки с шириной 0,3 мм, толщиной 0,4 и длиной балки 5 мм.
Согласнорезультатам настоящей работы данные геометрические параметры наиболееполно удовлетворяют критерию баланса сил радиального и поперечного сжатияпротив силы извлечения из катетера, увеличения напряженно-деформированногосостояния и сужения рабочего диапазона.Согласнопроведеннымисследованиямоптимальнымматериаломстворчатого аппарата бесшовно-имплантируемого биопротеза клапана аорты117является свиной перикардиальный лоскут сохранённой нативной структуройколлагеновых волокон, консервированный глутаровым альдегидом.На основе результатов работы оптимальной геометрией створчатогоаппарата следует считать тубулярный створчатый аппарат с соотношениемвысоты к его диаметру 7:10.При имплантации протеза с бесшовным способом фиксации с тубулярнымстворчатым аппаратом следует учитывать, что увеличение диаметра приточнойзоны более ±1 мм, а также его эллиптическая деформация (эксцентриситет более0,2) ведет к ухудшению его гидродинамических показателей.118ГЛАВА 4.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ БИОПРОТЕЗАИсследования,представленныевнастоящейработевыше,преимущественно описывают отдельные компоненты БТС и, более того,рассматривают отдельные компоненты технической системы – ячейки каркасапротеза с бесшовным способом фиксации и створчатый аппарат. В тоже время,ключевой вопрос об интеграции компонентов БТС и их взаимодействии вусловиях организма требует более углубленного изучения.Внастоящей Главеавтором было предложено два подхода кмоделированию БТС, основываясь на которых был выбран окончательный дизайнразрабатываемогобиопротеза:гидродинамическоемоделированиеимоделирование МКЭ.
Оба подхода являются в определенной степениограниченными, поскольку не могут воспроизвести полное функционированиемедицинского устройства в организме, однако для того, чтобы максимальноприблизиться ктаковому и опосредованно оценить степеньданногонесоответствия в работе был рассмотрен ряд смежных задач. В частности, вопросверификации и реконструкции БТС, прототипирование опытного образца, а такжесравнительный подход при гидродинамическом моделировании БТС на основеисследования коммерческого протеза с бесшовным способом фиксации.4.1.
Верификация моделирования имплантации биопротеза методомконечных элементовСовременные методы компьютерного моделирования, в частности МКЭ,являются не только частью процесса разработки медицинских изделий, но такжемогут быть использованы в качестве инструмента прогнозирования клиническихрезультатов на этапе планирования хирургического вмешательства [64]. Согласнолитературным данным, наиболее реалистичное моделирование имплантациитранскатетерных биопротезов достигают путемиспользования пациент-специфического подхода [129, 130, 131].
Подобный подход в наиболее119детализированном варианте предусматривает использование модели корня аортыконечного пациента, включающей нативный створчатый аппарат и кальциевыеотложения, а также максимально реалистичную модель биопротеза, которую, какправило, реконструируют с использованием микро компьютерной томографии[130]. Отдельные исследования демонстрируют высокую сходимость данногометода анализа с клиническими данными [129], но в тоже время необходимоучитывать,чтоточность МКЭвомногом определенанастройкамивзаимодействия объектов БТС, а также их свойствами. В частности, присутствиев системе динамических эффектов, наличие множества контактных пар иобъектов с нелинейными свойствами, в существенной мере влияют на результатымоделирования и требуют верификации данной методики в целом .Другим важным аспектом моделирования БТС МКЭ является качествовоспроизведения исходной анатомии в моделях.
В частности, суммарная высокаястоимость (времени) пациент-специфического подхода, ставит вопрос онеобходимом уровне детализации БТС. По этой причине, в литературеотсутствует описание исследований, содержащих статистически значимыевыборки экспериментов с использованием такого подхода. Более того,большинство изпредставленных в литературе исследований содержатограниченное сравнение с клиническими данными, либо вообще не содержаттакового [129, 130]. На основании этого сложно сделать вывод об ограничениях ипреимуществах пациент-специфического подхода относительно использованиягенерализированного подхода – обобщенных моделей на основе статистическогоанализа анатомии.
В связи с этим, в настоящем разделе рассмотрен вопросверификации методики моделирования имплантации протеза клапана аорты спомощьюМКЭ,атакжесравнениепациент-специфическогоигенерализированного подходов на базе конкретного клинического случая.Моделированиеимплантациитранскатетерногобиопротезабыловыполнено на основе клинических данных Пациента И., 72 лет. Пациенту былустановлен диагноз: атеросклеротический аортальный стеноз, кальциноз IV120степени, артериальная гипертензия 3 стадии, гипертрофия левого желудочка.
Поданным предоперационной ЭхоКГ была отмечена нормальная сократительнаяспособность левого желудочка, критический кальцинированный стеноз клапанааорты с градиентом 100 мм рт. ст., выраженная гипертрофия миокарда ЛЖ (до 2см). В ходе оперативного вмешательства пациенту с использованиемтрансфеморальной доставочной системы был имплантирован биопротез клапанааорты CoreValve (Medtronic, США) 29-го типоразмера (Рис.
4.1).а)б)в)г)д)е)Рис. 4.1. Этапы имплантации транскатетерного биопротезаа) визуализация аорто-подвздошных и бедренных сегментов;б) аортография с визуализацией зоны аортального клапана;в) начало высвобождения биопротеза из системы доставки;г) частичное высвобождение биопротеза; д) полноевысвобождение биопротеза; е) контрольная ангиографияКонтрольная ангиография продемонстрировала правильное положениеклапана,отсутствиерегургитации,нарушенияатриовентрикулярнойпроводимости и компрометации коронарного кровотока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
