Диссертация (1025060), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Предыдущие исследования демонстрируютвозможность данного метода успешно моделировать биомеханическое поведениебиопротезов и,такимобразом, прогнозировать риски потенциальныхклинических осложнений [67, 100, 131]. Следовательно, МКЭ может бытьуспешно использован в качестве основного инструмента в разработке иоптимизациибесшовно-имплантируемыхбиопротезов.Однако,примоделировании взаимодействия компонентов БТС важным фактором, влияющимна сходимость результатов с клиническими и экспериментальными данными,является степень их детализации: полнота моделей материалов; сохранениеисходной сложности и допустимые упрощения геометрии; адекватное описаниеконтактных взаимодействий. Описанные факторы могут оказать существенноевлияниенарезультатымоделирования ипрогностическую ценностьразрабатываемой БТС, в связи с чем, требуется подробный анализ как ее42составляющих элементов, так и взаимосвязей и взаимодействий между даннымиэлементами.
При этом стоит учитывать высокую динамическую составляющуюфункционирования корня аорты, биопротеза и системы в целом, поэтомуполноценный анализ подобных систем невозможно проводить в статике –необходимо учитывать фазовые изменения состояний элементов на протяженииполного цикла их работы.Внастоящейработепредставленаоценкафункционированияразрабатываемого устройства с учетом комплексного моделирования БТС.
Вчастности, в данной главе рассмотрены аспекты анатомии и биомеханики одногоиз компонентов БТС – корня аорты.2.1. Исследование анатомии корня аорты человекаКорень аортычеловека представляет собой сложный, впланемоделирования, объект ввиду комплексной объемной геометрии, а также широкойвариативности размеров его элементов [24]. В зависимости от степени упрощенияизначальной анатомии аорты можно выделить два основных подхода кпостроению трехмерных моделей, используемых в задачах численного анализа:«обобщенный» и «пациент-специфический» (patient-specific) [94, 136]. Первыйподход предполагает использование одной обобщенной модели, отражающейнекоторую условную геометрию исследуемого объекта. Подобный метод восновном используют в задачах компьютерной симуляции гидродинамическихпотоков [30, 96], и он в меньшей степени подходит для разработки медицинскихустройств согласно современным представлениям.
Второй подход, ставшийнаиболее востребованным в последние годы, предполагает использование высокодетализированных моделей конечных пациентов, полученных методамикомпьютерной или магниторезонансной томографии высокого разрешения [54,78, 156]. Несмотря на ряд преимуществ данного метода, его использованиеограничено высокой (в плане времени и ресурсов) стоимостью расчета, что вконечном итоге ограничивает объем статистической выборки пациентов приразработке новых медицинских устройств. Исходя из этого, в настоящей работе43предложен альтернативный метод реконструкции моделей корня аорты,опирающийся на статистический анализ данных пациентов, с последующейгруппировкой относительно, принятых в хирургической практике, типоразмеровФК.С целью оценки основных параметров корня аорты был использован методтрансторакальной эхокардиографии, поскольку данный метод оптимален дляоценки посадочного диаметра искусственного клапана сердца и, как правило,является основополагающим в обследовании пациента перед имплантациейискусственного клапана сердца [114].
Применительно к настоящей работе, ЭхоКГисследование, в силу безопасности для пациента, позволило получитьдостаточную выборку пациентов для оценки основных геометрических размеровкорня аорты.В ходе работы были проанализированы данные, полученные методомтрансторакальной ЭхоКГ: 117 пациентов в возрасте 18–81 год как с порокомаортального клапана (регургитация I–IV ст., аортальный стеноз I–IV ст.) (N=58),так и без такового (N=59).
Исследование проводили на ультразвуковомдиагностическом сканере экспертного уровня Vivid 7 Dimension («GE», США) сиспользованием секторного фазированного датчика M4S-RS (частота 1,5-3,6МГц). В продольной парастернальной позиции производили измерение диаметраФК клапана аорты, диаметра СТС, расстояния от ФК до СТС (Рис. 2.3).диастолаРис. 2.3. Данные эхокардиографии:Ao – аорта, LA – левое предсердие,LV – левый желудочек, RV – правый желудочексистола44Полученные в исследовании показатели подвергали статистическойобработке в программе STATISTICA 8.0 (StatSoft, США). Значимость различийоценивали с помощью t-критерия Стьюдента в случае нормального распределенияи U-критерия Манна-Уитни в случае непараметрического распределения. Пристатистическом описании выборок использовали среднюю величину истандартное отклонение или медиану и квартили, соответственно.
В случаесравнения трех и более групп использовали критерий Краскела-Уоллиса имедианный тест. Анализ динамического изменения геометрии (различиепоказателей между систолической и диастолической фазой) осуществлялиметодом регрессионного анализа. Во всех процедурах статистического анализауровень значимости р принимали менее 0,05.Статистический анализ результатов ЭхоКГ показал отсутствие достовернозначимых различий между данными группы пациентов с неизмененнымаортальным клапаном (N=59) и группы пациентов с пороком аортального клапана(N=58) по всем показателям в диастолу: диаметр ФК (р=0,06), диаметр СТС(р=0,27), расстояние от ФК до СТС (р=0,18).
Кроме того, статистически значимыеразличия отсутствовали и при группировке данных в зависимости от возр астапациентов – 18–59 лет (N=74) и 60–81 лет (N=43) – по всем показателям вдиастолу: диаметр ФК (р=0,82), диаметр СТС (р=0,97), расстояние от ФК до СТС(р=0,36). На основании этого можно сделать вывод об отсутствии связи междувариативностью морфологических параметров корня аорты исследуемыхпациентов и наличием, либо отсутствием порока аортального клапана, а такжевозрастом. Данные общей группы пациентов, обследованных методом ЭхоКГ,имели нормальное распределение по диаметру ФК и диаметру СТС.
РасстояниеФК-СТС не подчинялось нормальному распределению.Анализ динамических (систола-диастола) изменений параметров корняаорты методом ЭхоКГ показал достоверные различия по диаметру ФК (р<0,05),однако по остальным параметрам статистически значимых различий установленоне было: для диаметра СТС р=0,69, для расстояния ФК-СТС р=0,82. Было45показано, что динамическое изменение диаметра ФК, вычисленное из отношениясоответствующих показателей в систолу и диастолу, составляет 4,6%, что в целомсогласуется с аналогичными исследованиями [158]. В тоже время, в более раннихработах, в частности исследовании Thubrikar M. J.
с соавторами, показаны болеединамичные данные – 9–22 % [138].Поскольку основным критерием для выбора типоразмера протеза клапанасердца является посадочный диаметр, соответствующий диаметру ФК, приразработке моделей корня аорты результаты ЭхоКГ исследования группировалиотносительно данного показателя в диастолу: №19 (18≤ФК<20), №21 (20≤ФК<22),№23 (22≤ФК<24), № 25 (24≤ФК<26).
Сравнение результатов ЭхоКГ в группахпродемонстрировало наличие статистически достоверных различий (p<0,05) повсем показателям между группами №23 и №25, а также по диаметру СТС междугруппами №19 и №21 (p<0,05). Диаметр СТС в группах №21 и №23 статистическидостоверно не различался (р=0,35). Значения расстояния ФК-СТС достоверно неразличались в группах №19 и №21 (р=0,19); №21 и №23 (р=0,31); №23 и №25(р=0,29).
Результаты ЭхоКГ исследования, группированные по диаметру ФК,представлены в Таблице 1.Таблица 1.Результаты анализа данных, полученных методом ЭхоКГГруппа:№19(N=32)№21(N=43)№23(N=18)№25(N=24)Ø ФК диастола (мм)18,5 ± 0,720,5 ± 0,522,6 ± 0,625,2 ± 1,0Ø ФК систола (мм)20,4 ± 1,521,8 ± 1,623,4 ± 1,325,2 ± 1,7Ø СТС диастола (мм)29,1 ± 2,931,1 ± 4,032,2 ± 6,136,9 ± 4,4Ø СТС систола (мм)30,0 ± 3,031,3 ± 3,833,0 ± 5,737,5 ± 3,9Расстояние ФК- СТС (мм)23,6 (квартили: 19,7 – 24,9)Полученные по результатам ЭхоКГ основные геометрические показателинесколько отличаются от данных зарубежных авторов [94, 136]. Так, в46исследовании геометрии корня аорты Tamas E.
с соавторами методом ЭхоКГсистолический и диастолический диаметры ФК составили по 21 ± 3 мм, чтоменьше на 7,5% и больше на 3,3%, соответственно, по сравнению с данными,полученными в данной работе. В том же исследовании диаметр СТС в систолусоставил 27 ± 4 мм, а в диастолу – 28 ± 3 мм, отличаясь в меньшую сторону отпредставленных результатов на 18% и 13,4%, соответственно [136].Несмотря на все преимущества ЭхоКГ, данный метод не позволяет провеститочную оценку геометрии синусов Вальсальвы. В связи с этим был использованобъемныйметодвизуализации–МСКТА,позволяющийполучитьпространственные 3D модели корня аорты. Несмотря на большую инвазивность итехническуюсложность данногоподхода, МСКТАобладаетлучшейпространственной визуализацией и широко применяется, в том числе, для оценкиаппозиции транскатетерных искусственных клапанов сердца [70].
С этой цельюбыли проанализированы данные пациентов, направленных на коронарную МСКТангиографию. Исследование включало данные 20 пациентов, не имеющихпороков клапана аорты, в возрасте 60–65 лет, так как именно пациенты старше 60лет являются целевой группой для имплантации транскатетерного протезаклапана сердца [156].
МСКТ ангиография была выполнена на компьютерномтомографе Somatom Sensation 64 (Siemens, Германия). Направление сканирования– краниокаудальное. Характеристики МСКТА: FOV – 200 мм, pitch – 0,7 мм,напряжение на трубке – 120 кВ, ЭКГ-синхронизация, толщина среза – 1мм. Длявнутривенного введенияиспользовали неионное контрастное веществоУльтравист, с концентрацией йода 370 мг/мл, из расчета 1–1,5 мл/кг массы тела.Анализ срезов проводили в корональной, сагиттальной и аксиальной плоскостях.Полученные срезы подвергали реконструкции на рабочей станции Leonardo(Siemens, Германия). 3D-реконструкцию полученных срезов осуществляли врежиме MPR с толщиной среза не более 1–3 мм, а также в программе VRT.Снимки, полученные в результате проведения МСКТА, анализировали последующим показателям: диаметры ФК по длинной и короткой оси, расстояние от47устьев коронарных артерий до ФК, глубина синусов Вальсальвы, угол раструбавосходящего отдела аорты справа и слева (Рис.
2.4). Все необходимые дляпоследующего построения моделей параметры определяли на пике систолы идиастолы.авРис. 2.4. Данные МСКТАПолученные в исследовании методом МСКТА показатели подвергалистатистической обработке в программе STATISTICA 8.0 (StatSoft, США)аналогично исследованию ЭхоКГ, описанному выше. Корреляцию параметровоценивали методом Спирмена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
