Диссертация (1025060), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Суммарное отклонение результатов моделирования (δ sum)от данных МСКТ в контрольных срезахПримечательно, что наибольшая сходимость клинических и экспериментальныхрезультатов была получена для выводной зоны протеза – последних двух срезов.Отчасти данный эффект объяснить более простой геометрией СТС-зоны, исходяиз чего можно предположить, что результат моделирования был определенглавным образом моделью материала. Анализ суммы отклонений результатовмоделирования от данных МСКТ подтверждает сказанное выше: уровеньдетализации БТС при моделировании МКЭ в малой степени повлиял на точностьИсходнаягеометрияga000psa232psa222psa212psa2215004003002001000psa132∑δ sum, ммрезультатов в данном исследовании (Рис.
4.12).Рис. 4.12. Сумма отклонений результатов моделирования (∑δ sum)от данных МСКТ по всей модели131Полученные результаты сопоставимо отличались как от исходнойгеометрии каркаса, так и от данных МСКТ. Так, среднее значение соотношенияошибки к радиальной координате соответствующей точки МСКТ-срезовсоставило 12%, при разнице между исходной и конечной геометрией - 20% (Рис.4.13).
В тоже время говорить о погрешности моделирования МКЭ в 12% не совсемправомерно, поскольку само значение ошибки содержит как радиальную, так иугловую составляющую. С другой стороны, оценка данным методомисключительно радиальной компоненты существенно снизила бы пониманиекачества совпадения результатов моделирования и клинических данных. Среднеезначение ошибки в абсолютных единицах составило 1,6 мм, что в целомсоответствует порядку разрешающей способности, использованному в данномисследовании, томографу – 0,625 мм.Рис. 4.13.
Соотношение среднего значение ошибки моделирования МКЭ ксоответствующему радиальному значению МСКТ срезов (δ rel)Согласно представленным выше показателям наибольшая сходимость былаполучена для эксперимента с использованием общего подхода – ga000. В тожевремявизуальнаяоценкасвидетельствуетобобратном:наиболеедетализированный эксперимент psa221 в существенно большей степени совпадал132с результатами реальной имплантации, нежели низко детализированные моделиБТС пациент-специфического psa132, и общего ga000 – подходов (Рис. 4.14).psa221ga00000Рис. 4.14.
Модели каркаса имплантированного биопротеза в случаевысоко детализированного пациент-специфического подхода psa221и общего подхода МКЭ моделирования ga000В клинической практике в качестве оценки позиции имплантированныхтранскатетерных биопротезов используют измерение эксцентриситета каркаса[70]. В действительности, альтернативный способ оценки в рамках настоящегоисследованияпродемонстрировалкардинальноотличныерезультаты:минимальным эксцентриситетом обладали psa232 и ga000 (Рис. 4.15). В тожевремя модель, полученная в эксперименте psa221, с погрешностью не более 4% поданному показателю повторяла клинические данные в первых трех срезах,соответствующих приточной зоне каркаса.Примечательно, что наименее детализированные эксперименты psa132 иpsa232,отличающиесяисключительномодельюматериала,обладалисущественными различиями в эллиптичности геометрии (соответственно 39 и 80% от данных МСКТ в среднем), в то время как, суммарная ошибка между даннымипостановками практически не различалась (Рис.
4.12). Исходя из этого, можнопредположить, что адекватный выбор материала при моделировании являетсякритически-важным компонентом эксперимента.133Рис. 4.15. Эксцентриситет эллипса аппроксимирующегокоординаты точек в контрольных срезах (e)Также, стоит отметить наличие эксцентриситета по данным МСКТ всредней и выводной зонах каркаса, который в полной мере не воспроизводит ниодин из представленных экспериментов (Рис.
4.15). В случае оценки среднегозначения эксцентриситета подобное несоответствие существенно повышаетобщее расхождение с клиническими данными: среднее расхождение данногопоказателя для эксперимента psa221 составило 26%, для ga000 и psa232 – 84% иДанныеМСКТga000psa232psa222psa212psa2210.600.500.400.300.200.100.00psa132eave80% соответственно (Рис. 4.16).Рис. 4.16. Среднее значение эксцентриситета эллипса (eave)для разных экспериментов134С функциональной точки зрения эксцентриситет имеет первостепенноезначение в качестве прогнозирования оценки работы створчатого аппарата иналичия регургитации [118], в тоже время площадь эллипса, аппроксимирующегосечение каркаса по срезу, определяет как пропускную способность клапана, так ибалансное равновесие радиальной силы каркаса и силы реакции аорты.
Порезультатам исследования данный показатель был распределен соответственноисходной геометрии в виде «песочных часов»: нисходящий тренд в приточнойAδ, мм2зоне и восходящий – в выводной (Рис. 4.17).Рис. 4.17. Площадь контура каркаса (Aδ) по контрольным срезамПредставленному распределению не соответствовал последний срез,однако, это в целом отвечает характерному поведению каркаса протеза призначительном сжатии ввиду особенности его геометрии. В действительности,совокупность результатов исследования подтверждает наибольшее радиальноеперемещение именно выводной зоны каркаса, однако при рассмотрении данныхрезультатов вкупе с эпюрами напряжения, видно, что зона СТС подвергаетсянаибольшему напряжению. Таким образом, это свидетельствуют о «якорной»функции выводной зоны каркаса (Рис.
4.18).135Рис. 4.18. Эпюры напряжения по Мизесу моделей каркаса и аортыв результате контактного взаимодействияПо результатам исследования показатель суммарной площади проходногосечения 11 срезов экспериментальных данных отличался от клинических данныхв меньшую сторону (на 7%) исключительно для наиболее детализированногоэксперимента psa221 (Рис. 4.19). В этой связи оценку данного показателя можнорассматривать как более информативную, нежели отклонение балок по срезам.Тем не менее, стоит отметить, что по данному показателю не было полученокритически-значимых различий между экспериментами: от -7 и 4 % до 12 и 14 %для экспериментов psa221, psa232, ga000, psa132 соответственно.
При этом,подобное распределение результатов подтверждает первостепенное влияниесвойств материала.60004000psa232psa222psa212psa221psa1320ИсходнаягеометрияДанныеМСКТ2000ga000∑Aδ, мм28000Рис. 4.19. Суммарная площадь внутреннего контура каркасапо всем контрольным срезам (∑Aδ) для различных экспериментов136По результатам схожего исследования, выполнено Russ C с авторами, былаполучена ошибка в измерении окружности в диапазоне 4,2–7,4% в зависимости отмодели материала, используемого при постановке задачи и отсутствия, либоиспользования деформации кальцинатов [130].
На основе полученных данных,авторы заключили положение о целесообразности высокой степени детализацииБТС при моделировании МКЭ: в частности, учет патологического состоянияаорты и введение в состав системы створчатого аппарата в экспериментепозволяют повысить качество моделирования. В настоящем исследовании вотдельных экспериментах были получены сопоставимые значения отклонениярезультатов МКЭ моделирования от клинических данных, однако разброс ошибкибыл существенно выше и зависел от способа ее оценки. Анализ полученныхотклонений продемонстрировал первоочередное влияние моделей материала,используемых в работе, на результаты моделирования.
Таким образом, встаетвопрос о преимуществах высокоточного «пациент-специфического» подходаперед «генерализированным» с учетом широкой вариативности свойствбиологических тканей и ограниченных возможностях определения их свойствнеинвазивными методами.
Применительно к настоящему исследованию,последний метод («генерализованный») продемонстрировал сопоставимыеотклонения,заисключениемоценкиэксцентриситета,наибольшеевоспроизведение которого было достигнуто за счет пациент-специфическогоподхода с максимальной степенью детализации, однако следует заметить, чтоиспользуемая модель аорты изначально не содержала эллиптическую геометрию.Поскольку исследование выполнено на базе одного клинического случая, данныймомент следует рассматривать в качестве основного ограничения данной работы.Тем не менее, использованные настройки моделей БТС и их взаимодействияпозволили произвести моделировании имплантации биопротеза с сопоставимой сразрешающей способность томографа точностью, вследствие чего могут бытьиспользованы для прогнозирования результатов имплантации [91].1374.2. Выбор дизайна каркаса биопротеза клапана аорты с бесшовнымспособом фиксацииОписание общих подходов к выбору топологии стентов, а также анализвлияния параметров балки ячейки на биомеханическое поведение конечнойконструкции, так или иначе, представлено в литературных данных [58, 65, 128].Кроме того,существуютотдельные работы,посвященные изучениюфункциональных свойств каркасов транскатетерных протезов: радиальных сил[95] и сил трения [92], однако вопрос о выборе конкретной конечной геометриипротеза остается открытым ввиду неограниченного количества сочетанийконструктивных элементов и их размеров.
Данное многообразие вариантовнакладываетсущественные ограничения навозможности исследованиябиомеханики конечной конструкции с использованием постановочных тестов,таким образом, основным подходом к анализу пространственной геометриипротезов клапанов сердца с бесшовным способом фиксации являетсятвердотельное моделирование [67, 92, 100].В настоящей работе рассмотрены вопросы проектирования каркасовтранскатетерных протезов с заданной геометрией стентоподобной ячейки наоснове компьютерного моделирования в сочетании с САПР. В частности, висследовании оценивали результаты имплантации каркаса протеза клапана аортыс бесшовным способом фиксации, представляющего собой «классический» стентединого типоразмера, в модели корня аорты человека различных типоразмеров, атакже влияние модификации исходной геометрии конструкции на отдельныефункциональные показатели протеза.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
