Диссертация (1025060), страница 5
Текст из файла (страница 5)
1.9. Зависимость фазового состояния никелида титана от температурыТемпературытрансформациизаданыизначальнымсоотношениемкомпонентов сплава, а также последующей термической обработкой материала.Таким образом, эффекты сверхэластичности и памяти формы определенысоотношением температур трансформации и окружающей среды [62]. С этойцелью в медицине используются марки сплава с содержанием никеля 55,6 - 56,0%,обладающие различными свойствами, предназначенные для работы в условияхтемпературы человеческого тела 37°С.28Дизайн каркасов клапанов сердца с бесшовным способом фиксациинеразрывно связан с технологией их изготовления. Подобная зависимостьобусловлена, с одной стороны, ограниченной номенклатурой изготовителейнитинола (проволока, листы металла, полые трубки), с другой – историческимаспектом разработки транскатетерных биопротезов. Первые клапаны былиразработаны наоснове ужесуществующейтехнологии производствасамораскрывающихся стентов. С точки зрения процесса изготовления междуданными устройствами нет принципиальных различий и их можно отнести в одинкласс.
Существует две традиционные технологии изготовления стентов:проволочное плетение с использованием сварных соединений, и изготовлениеметодом лазерного кроя из полых трубок (Рис. 1.10). Последний метод получилбольшее распространение в случае изготовления конструкций, таких как каркасклапана, так как при заданной толщине трубки, возможно варьировать ширинувырезаемых лазером элементов.Рис. 1.10. Принцип изготовления стентовых конструкцийИзготовленный с использованием лазера стент имеет острые края ишероховатую поверхностью. С целью предотвращения возможного тромбоза иминимизации осложнений используют процесс электрохимической полировки,что также влияет на его физико-механические свойства за счет изменения формыи площади сечения балки, а также сказывается на его долговечности за счетустранения микротрещин, возникающих при локальном перегреве материала.Заключительным этапом производства стента является термическая обработка сцелью придания конечной формы в раскрытом состоянии.
Таким образом, под29воздействием внешних сил при упаковке в систему доставки стент способенвозвращаться к исходному диаметру трубки, из которой он был изготовлен, приэтом накапливая потенциальную энергию достаточную для его самостоятельноговысвобождения.Ромбовидная «diamond cell» структура ячейки (Рис.
1.11) является базовойдля большинства стентовых конструкций, в частности, для многих каркасовпротезов клапана аорты с бесшовным способом фиксации [152]. В свою очередькаждая ячейка состоит из балок, ряды которых соединены коннекторами.балкаконнекторячейкаРис. 1.11. Структура стентаДанные элементы обладают рядом геометрических параметров (длина,ширина, толщина, количество по окружности), определяющих механическиехарактеристики соответствующей зоны стента [93, 134].На базе существующих протезов с бесшовным способом фиксации можновыделить обобщенную структуру каркаса (Рис.
1.12), с одной стороны,детерминированную геометрией корня аорты и строением створчатого аппаратапротеза, с другой – функцией каждой из зон. Таким образом, в конструкции такихустройств условно можно выделить две или три зоны: проксимальную, среднюю,дистальную.30Рис. 1.12.
Принципиальная трехзонная конструкция каркаса протеза сбесшовным способом фиксацииВ соответствии c данной структурой каждая из зон имеет определённоеназначение. Поскольку наиболее жестким элементом аортального комплексаявляетсязонаФК,основноекреплениепротезаосуществляетсявсоответствующей проксимальной области каркаса за счет наибольшихрадиальных сил [95]. Кроме того, качество контакта данной зоны c ФК определяетстепень паравальвулярной регургитации. С целью улучшения примыкания, атакже гидродинамических показателей протеза, в конструкцию данной зонывводят «приточную юбку» и манжету. Средняя зона каркаса формируетгеометрию зоны коаптации створчатого аппарата клапана,обеспечиваяправильное натяжение и геометрию створок, а также частично демпфируетгидродинамические пульсации цикла систола-диастола.
Поскольку существуетриск перекрытия устьев коронарных артерий, данная область непосредственно неконтактирует с синусами Вальсальвы, однако может содержать отдельныеспециальные контактирующие элементы. Дистальная зона каркаса имеетмногоцелевое вспомогательное назначение: поддерживает геометрию зоныкоаптации, создает дополнительную фиксацию, осуществляет более точноепозиционирование (центральной оси протеза относительно корня аорты), а такжеоблегчает имплантацию за счет большей протяженности контролируемогоэлемента.31Механизм бесшовной фиксации с точки зрения биомеханики представляетсобой баланс разнонаправленных сил действующих на биопротез: радиальнаясила (Fradial) каркаса против силы реакции аорты (Freaction) и сила смещения подвоздействием кровотока (Fblood) против силы трения (Ffriction) (Рис.
1.13).FreactionFbloodFradialСтенка аортыFfrictionСегменткаркасаFreactionFradialРис. 1.13. Силы, действующие на каркас биопротеза клапана сердца сбесшовным способом имплантацииНарушение баланса данных сил в клинической практике может приводитьк опасным клиническим осложнениям, в частности недостаток силы трения – кдислокации протеза [63, 134]. В тоже время переизбыток радиальной силы каркасапотенциально опасен травматизацией аорты, ее разрывом, а также нарушениемпроводимости сердца [63, 103].В целом на основе анализа литературных данных и общих принциповдизайна протезов клапанов сердца [38] можно выделить основные требования,предъявляемые к современным транскатетерным протезам клапана аорты:-Возможностьтрансфеморальнойипрямойхирургическойимплантации;-Конструкция каркаса протеза, совместимого с малым диаметромтранссосудистой доставочной системы (менее 18 Fr);-Соответствие геометрии каркаса анатомии корня аорты;-Адекватная жесткости ФК радиальная жесткость каркаса;-Минимизация риска клинических осложнений;32-Конструкция створчатого аппарата,обеспечивающая высокиегидродинамические показатели;-Предсказуемость имплантации.Принимая во внимание вышеприведенные требования, стоит отметить, чтопри проектировании транскатетерных биопротезов клапана аорты необходимоучитывать совокупность различных аспектов связанных с используемымматериалом, технологией производства, современным состоянием проблемы, атакже с биомеханикой самораскрывающихся стентовых конструкций.ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1Значимость аортального стеноза не вызывает сомнений.
Данноеутверждение обосновано как эпидемиологией самого заболевания, так и трендомувеличения доли пожилого населения в развитых стран. Сложность диагностикиаортального стеноза ввиду бессимптомного состояния больного на начальнойстадии, а также мультифакторная этиология заболевания, не дают возможностиего превентивного лечения.
В тоже время, тяжесть и высокая летальностьзаболевания, проявляющаяся в течение нескольких лет после обнаруженияпервых симптомов, требуют незамедлительного лечения.Протезированиеявляетсянасегодняшнийденьединственнымэффективным методом лечения аортального стеноза. Однако, использование«классических» протезов ввиду высокой инвазивности и риска периоперационнойлетальностиневозможно для каждого третьего пациента.
Новый методмалоинвазивной терапии – использование биопротезов с бесшовным способомимплантации – является на сегодняшний день единственной альтернативой длятаких пациентов.Несмотря на всю привлекательность малоинвазивного протезированияклапана аорты, данный метод сопряжен с риском возникновения опасныхосложнений. Согласно анализу клинических данных, большинство подобныхосложнений обусловлено конструктивными особенностями протезов.33Создание нового транскатетерного протеза клапана аорты с улучшеннымихарактеристиками является актуальной задачей. Данный тезис подтвержденфактом постоянного совершенствования уже имеющихся в клиническомприменении устройств, а также многообразием конструкций клапанов второгопоколения.
Не смотря на многообразие конструкций протезов клапана аорты сбесшовным способом фиксации, можно выделить обобщенные конструктивные,технологические и биомеханические особенности, а также сформулироватьтребования, предъявляемые к современным транскатетерным клапанам.34ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТАБИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫСистема кровообращения разделена на два основных контура циркуляциикрови: малый и большой круги (Рис. 2.1). К большому кругу кровообращенияпомимо клапана аортыпредсердиеитакже относят митральный клапан, аорту, левоежелудочек,сосудистуюсистему,образующуюобщеепериферическое сопротивление.
Основным активным компонентом даннойсистемы является сердце – орган, реализующий непосредственно насоснуюфункцию под воздействием управляющего сигнала из мозга, а также собственногоавтоматизма проводящей системы. В более углубленном рассмотрении, основнымгенератором энергии кровотока большого круга кровообращения являетсямиокард левого желудочка, сократительная способность которого определяетминутный объем выброса крови [22]. При этом функцию контроля направлениякровотока выполняют клапаны сердца, представляющие собой пассивныеобразования из биологической ткани, запирающие и открывающие проток поддействием сил кровотока: в частности, клапан аорты предотвращает ретроградныйпоток крови из аорты в желудочек в диастолическую фазу сердечногосокращения.МАЛЫЙ КРУГ КРОВООБРАЩЕНИЯТрикуспидальный клапан Клапан легочного стволаОбщеепериферическоесопротивлениеПравоепредсердиеПравыйжелудочекКлапан аортыАортаЛегочнаяартерияЛегкиеМитральный клапанЛевыйжелудочекЛевоепредсердиеБОЛЬШОЙ КРУГ КРОВООБРАЩЕНИЯРис.
2.1. Схематичное обозначение контуров кровообращения35Работу створчатого аппаратаможнопредставить ввидепятипоследовательных фаз [4, 23, 26]:1.Подготовительныйизоволюмического повышенияпериод,совпадающийсфазойвнутрижелудочкового давления: створки,укорачиваясь в радиальном направлении, выпрямляются, ширина зоныпримыкания уменьшается, радиальный угол наклона створки к основаниюклапана увеличивается с 22° до 60°;2.Период быстрого открытия створок, продолжительностью 20—25мс: с началом изгнания крови у основания створок образуется волна инверсии,быстро распространяющаяся в радиальном направлении на тела створок идальше к их свободным краям;3.Пик открытия створок, соответствует первой фазе максимальногоизгнания крови: свободные края створок максимально изгибались в сторонусинусов, форма открытия клапана приближается к кругу;4.Период устойчивого открытия створок, приходится на вторую фазумаксимального изгнания крови: свободные края створок выпрямляются вдольоси потока, клапан принимает цилиндроподобную, и створки постепенноприкрываются, форма открытия клапана становится треугольной;5.Периодбыстрогозакрытияклапана,совпадаетсфазойредуцированного изгнания: у основания створок образуется волна реверсии,растягивающая сократившиеся створки в радиальном направлении, чтоприводит к смыканию вначале по желудочковому краю зоны смыкания, затем —к полному закрытию створок.В соответствии с данными фазами можно структурировать физический типнагрузки створчатого аппарата [23]: сдвиг (обусловленный взаимодействиемклапана с потоком крови в открытом состоянии), изгиб (в момент открытия изакрытия), натяжение (в закрытом состоянии под воздействием обратногодавления крови).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
