Диссертация (1025060), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Исходя изсуммарного значения энергии потерь за цикл и значения энергии сокращениямодели левого желудочка, вычисляли коэффициент полезного действияфизической модели БТС, определенного соответствующим выражением целевойфункции (2.3).По результатам эксперимента среднее значение транспротезного градиентадавления, регистрируемое за 10 циклов работы биопротеза, для прототипа160составило 18,01±0,55 мм рт. ст., против 19,72±0,16 мм рт. ст. для клапана «3FEnable». Таким образом, исследуемый показатель различался на 9 % всопоставимыхусловияхфункционирования:соответствующеесреднееаортальное давление 101,18±0,20 мм рт. ст. и 99,88±0,20 мм рт. ст., максимальноедавление желудочка 163,65±0,80 мм рт. ст. и 159,88±0,71 мм рт.
ст., максимальноесистолическое давление 161,10±1,22 мм рт. ст. и 153,02±0,59 мм рт. ст.Такжеразличиявпользуисследуемогопрототипав7%,продемонстрировал анализ трансклапанного потока: среднее значение данногопоказателя 253,62±3,88 мл/с против 272,32±1,18 мл/с – для контрольного образца(меньше на 7%). При этом пиковые значения данного показателя составили424,88±2,72 мл/с и 407,53±4,99 мл/с, соответственно. Частично, вклад вполученных различиях был обусловлен разным сердечным выбросом вэкспериментах: 80,10±0,05 мл против 77,86±0,04 мл, соответственно.
В целом,различия в работе створчатого аппарата подтверждает и визуальная оценкагеометрии открытия по результатам высокоскоростной съемки (Рис. 4.37). Вчастности, открытие контрольного образца представляло собой более сглаженныйтубулярный контур.ПрототипКонтроль («3F Enablе»)Рис. 4.37. Открытие створчатого аппарата: прототип биопротезаОценка эффективной площади отверстия, являющейся интегральнымпоказателемфункциипротеза,продемонстрировалапреимуществоразработанного прототипа: 1,43 ± 0,02 см² против 1,32 ±0,01 см² контрольного161образца (больше на 8%).
Тем не менее, подобные различия, в целом, можносчитать несущественным с учетом вариативности свойств биоматериала иотклонения геометрии створчатого аппарата при производстве.Показатели фракции регургитации, представляющие собой совокупныеданные как трансвальвулярной, так и паравальвулярной утечек, для прототипасоставили 5,08±1,06 %, объем утечки составил 2,40±0,78 мл, а запирающий объем1,67±0,15 мл. Аналогичные показатели для контрольного образца существенно неотличались: 3,66±0.81 %, 1,28±0,51 мл и 1,57±0,12 мл соответственно. Низкиезначения фракции регургитации в целом характерны для биопротезов, однако вклинической практике большинство имплантации сопряжено с утечками [40, 107,133].
В данном случае, высокая степень соответствия типоразмера протеза имодели корня аорты обусловило балансное состояние в пределах оптимальныхфункциональных границ, что также может быть подтверждено анализомизображения створчатого аппарата в закрытом состоянии (Рис. 4.38).ПрототипКонтроль («3F Enablе»)\Рис. 4.38. Запертый створчатый аппарат: прототип биопротезаС точки зрения комплексного анализа всей БТС наиболее комплекснымподходом является анализ энергетических составляющих потока, посколькупозволяет привести набор клинических показателей к «единому знаменателю».Подобная интерпретация позволила наглядно оценить эффективность БТС наоснове разработанного медицинского устройства. В частности, в экспериментебыли рассчитаны основные энергии потерь потока при различных режимах162работы, в качестве референсного значения была использована энергияформируемая приводом пульс-дупликатора, имитирующим сокращение левогожелудочка.
Графическое представление распределения с использованиемлогарифмической шкалы позволило наглядно отобразить вклад энергии каждоготипа: в частности, наибольшие потери происходили в систолическую фазу, приэтом диастолические потери на один и два порядка ниже (Рис. 4.39).Примечательно, что аналогичное распределение наблюдали и для контрольногообразца. Исходя из этого можно предположить, что основным фактором,обуславливающим данный эффект являются конструктивные особенности стенда,в частности искусственный конструктивный «стеноз» на выходе камеры левогожелудочка.E, мДж1000100241.231013F EnableПрототип1 379.6420.571419.17Энергиясокращенияжелудочка228.03Энергия потерьпотока36.054.77 6.12Энергия потерь на Энергия потреь наутечкезакрытииРис.
4.39. Энергетическое описание гидродинамической модели БТСОсновываясь на полученных данных, исходя из энергии сокращенияжелудочка и полезной энергии несложно вычислить коэффициент полезногодействия БТС (2.3) с прототипом, который по результатам настоящегоэксперимента составил 0,810. Опять же, в сравнении с контрольным образцом,коэффициент полезного действия которого составил 0,807, можно заключить, чтоосновные потери обусловлены в большей степени несовершенством методикимоделирования гидродинамики БТС. В любом случае, даже если рассматриватьполученные показатели в качестве истинных значений, потери энергии нааортальном клапане в 20 % не сопоставимы с гидравлическим сопротивлением в163случае тяжелого аортального стеноза [105].
Исходя из этого, можно заключить осостоятельности полученной БТС. Более того, клинические показатели, вчастности, транспротезный градиент, эффективная площадь отверстия и объемрегургитации также подтверждают приведенный тезис. В целом, различия можносчитать несущественными, что, с учетом положительного клинического опытаиспользования биопротеза «3F Enablе» [117], подтверждает состоятельностьразработанной БТС, но в тоже следует учитывать, что данный биопротез в отличиеот разработанного прототипа предназначен исключительно для прямогохирургического протезирования и не предназначен для транскатетернойимплантации.ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4Данные полученные в настоящей работе демонстрируют приемлемуюсходимость результатов моделирования МКЭ в верификационных тестах.
В тожевремя точность моделирования в сравнении с клиническим случаем главнымобразом зависела от способа описания материала, и в меньшей степени отдетализации кальцинированных патологических структури нативногостворчатого аппарата. Также данное исследование показало сопоставимую с«пациент-специфическим» подходом погрешность моделирования в случаеиспользования «обобщенных моделей» аорты, на основании чего данные моделибыли использованы для дальнейшей реконструкции БТС.По результатам эксперимента имплантации каркасов биопротеза сбесшовным способом фиксации с различной пространственной конфигурацией набазе выбранной геометрии ячейки было отмечено, что использованиемодификации классической стентовой конструкции, в частности увеличениедиаметра дистальной зоны способно существенно улучшить функциональныехарактеристики конструкции.
Модель №2 на основе анализа совокупностиисследуемых параметров продемонстрировала наилучшие результаты какотносительно тубулярной исходной геометрии, так и различных вариантов егомодификации,вследствие чегобыларекомендована длядальнейших164исследований. Также, экспериментальные данные позволили сделать вывод опервостепенном влиянии свойств биологических тканей на состояние БТС. Вчастности,высокаяжесткостькальцинированнойаортыоказываетположительный эффект на функциональные характеристики протеза – приразработке биопротезов клапана аорты с бесшовным способом фиксации следуетисходить из параметров «нормального» материала аорты, как наиболее«тяжелых» условий работы.По результатам исследования МКЭ сопряжения выбранной конструкциикаркаса и створчатого аппарата, полученная модель смогла обеспечитьнеобходимые функциональные показатели (возможность сжатия в катетер,бесшовное закрепление при сохранении геометрии створчатого аппарата безсущественных видимых нарушений), вследствие чего был изготовлен еепрототип.Наосноветестированияизготовленногообразцавустановкепульсирующего потока были получены удовлетворительные гидродинамическиепоказатели,сопоставимыессовременнымбесшовно-имплантируемымкоммерческим протезом, выбранным в качестве контрольного.Совокупность проведенных исследований доказывает состоятельностьразработанной БТС.
Тем не менее, выбранная конструкция биопротеза сбесшовным способом фиксации требует дальнейших исследований в областициклостойкости и ее биологической совместимости.165ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1. Разработан метод моделирования БТС, основанный на использованииобобщенных моделей корня аорты, полученных методом статистического анализа,позволяющий определить конечную геометрию каркаса биопротеза с бесшовнымспособом фиксации с точностью, сопоставимой с пациент-специфическимподходом.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
