СОЗДАНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ЛЕВЫХ ОТДЕЛОВ СЕРДЦА НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ЭХО-КАРДИОГРАФИИ: ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНСКАТЕТЕРНЫХ КЛАПАНОВ

И. Ю. Журавлева; Р. М. Шарифулин; А. В. Богачев-Прокофьев; Д. В. Нуштаев; О. Ю. Малахова; Д. П. Демидов; А. М. Караськов

Статья

СОЗДАНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ЛЕВЫХ ОТДЕЛОВ СЕРДЦА НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ЭХО-КАРДИОГРАФИИ: ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНСКАТЕТЕРНЫХ КЛАПАНОВ

И. Ю. Журавлева, Р. М. Шарифулин, А. В. Богачев-Прокофьев, Д. В. Нуштаев, О. Ю. Малахова, Д. П. Демидов, А. М. Караськов

2017

https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-8-75-81

Цель: сравнительный анализ полученных методами ЭхоКГ анатомических параметров левых отделов сердца и митрального клапана в норме и при недостаточности рестриктивного типа с последующим построением трехмерных моделей этих вариантов геометрии фиброзного кольца, левого предсердия, левого желудочка и его выводного отдела.Материалы и методы: исследование выполняли с использованием 3D трансторакальной и чреспищеводной ЭхоКГ на аппарате Philips iE33 (Philips Healthcare, США) у 30 пациентов с неизмененным митральным клапаном (n=15) и при ишемической митральной недостаточности (n=15). Изучали пространственную конфигурацию фиброзного кольца и створчатого аппарата митрального клапана, пространственные и объемные показатели левого предсердия и левого желудочка. Обработку данных производили в среде SciLab 4.1.2 и экспортировали в систему проектирования CATIA 5, где полученные наборы кривых объединяли сначала в две цельные тонкостенные модели, а после сшивки поверхностей получали твердотельную модель с необходимыми толщинами стенок.Результаты: Все исследуемые показатели выявили достоверные различия (p<0,001) при сравнении групп. При рестриктивном типе недостаточности увеличиваются размеры фиброзного кольца: межкомиссуральный диаметр на 22%, переднее-задний – на 13%, периметр – на 28%, площадь - на 79%. Конечный систолический и конечный диастолический объемы ЛЖ возрастают более чем в 2 раза, что сопряжено с большей сферичностью ЛЖ, чем в норме. Увеличение размеров ЛП в 1,5 раза также сочетается с изменением его геометрии в сторону сферы. Создана трехмерная компьютерная модель левых отделов сердца, измененных в результате ишемической митральной недостаточности. Данная модель может быть использована в задачах проектирования, анализа и прогнозирования работы медицинских устройств, предназначенных для данной позиции и/или реализована в виде полноразмерных макетов, тестовых систем и фантомов для целей разработок и обучения.Заключение: Исследование характеристик митрального клапана и левых отделов сердца методом трехмерной трансторакальной и чреспищеводной эхокардиографии обеспечивает получение исходного комплекса данных, необходимых для создания трехмерных компьютерных моделей данной анатомической области в норме и при различных патологических состояниях. Такие модели могут быть использованы при разработке конструкций имплантируемых устройств, предварительных испытаниях медицинских изделий, а также в обучающих целях.

Журавлева И. Ю., Шарифулин Р. М., Богачев-Прокофьев А. В., Нуштаев Д. В., Малахова О. Ю., Демидов Д. П., Караськов А. М. СОЗДАНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ЛЕВЫХ ОТДЕЛОВ СЕРДЦА НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ЭХО-КАРДИОГРАФИИ: ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНСКАТЕТЕРНЫХ КЛАПАНОВ. Российский кардиологический журнал. 2017;(8):75-81. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-8-75-81

Цитирование

Список литературы

1. Cribier A, Durand E, Eltchaninoff H. Patient selection for TAVI in 2014: is it justified to treat low-or intermediate-risk patients? The cardiologist’s view. EuroIntervention 2014; 10(Suppl U):U16-21. doi: 10.4244/EIJV10SUA3.

2. Kappetein AP, Osnabrugge RL, Head SJ. Patient selection for TAVI in 2014: is there a justification for treating low- or intermediate-risk patients? The surgeon’s view. EuroIntervention 2014; 10(Suppl U):U11-5. doi: 10.4244/EIJV10SUA2.

3. Maisano F, Buzzatti N, Taramasso M, et al. Mitral transcatheter technologies. Rambam Maimonides Med J. 2013; 4 (3): e0015. doi:10.5041/RMMJ.10115.

4. Zamorano JL, González-Gómez A, Lancellotti P. Mitral valve anatomy: implications for transcatheter mitral valve interventions. EuroIntervention 2014; 10(Suppl U):U106-11. doi: 10.4244/EIJV10SUA15.

5. Gonzalez-Gomez A, Fernandez-Santos S, Fernandez-Golfin C, et al. Mitral valve anatomy: pre-procedural screening and imaging techniques. EuroIntervention 2015; 11:32-6. doi: 10.4244/EIJV11SWA8.

6. Ramlawi B, Gammie JS. Mitral valve surgery: current minimally invasive and transcatheter options. Methodist Debakey Cardiovasc J. 2016; 12(1):20-26. doi: 10.14797/mdcj-12-1-20.

7. Debonnaire P, Palmen M, Marsan NA, et al. Contemporary imaging of normal mitral valve anatomy and function. Curr Opin Cardiol 2012; 27:455-64.

8. doi: 10.1097/HCO.0b013e328354d7b5.

9. Garbi M, Monaghan MJ. Quantitative mitral valve anatomy and pathology. Echo Research and Practice 2015; 2(3):63-72. doi: 10.1530/ERP-15-0008.

10. Biaggi P, Jedrzkiewicz S, Gruner C, et al. Quantification of mitral valve anatomy by three-dimensional transesophageal echocardiography in mitral valve prolapse predicts surgical anatomy and the complexity of mitral valve repair. J Am Soc Echocardiogr 2012; 25:758-65.

11. doi: 10.1016/j.echo.2012.03.010.

12. Foster GP, Isselbacher EM, Rose GA, et al. Accurate localization of mitral regurgitant defects using multiplane transesophageal echocardiography. Ann Thorac Surg 1998; 65:1025-31. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0003-4975(98)00084-8.

13. Omran AS, Arifi AA, Mohamed AA. Echocardiography of the mitral valve. Journal of the Saudi Heart Association 2010; 22(3):165-70. doi: 10.1016/j.jsha.2010.04.001.

14. Ovcharenko E, Klyshnikov K, Yuzhalin A, et al. Modeling of transcatheter aortic valve replacement: patient specific vs general approaches based on finite element analysis. Computers in Biology and Medicine 2016; 69:29-36. doi: 10.1016/j.compbiomed.2015.12.001.

15. Ovcharenko EA, Klyshnikov KU, Savrasov GV, et al. Predicting the outcomes of transcatheter aortic valve prosthesis implantation based on the finite element analysis and microcomputer tomography data. Sovremennye tehnologii v medicine 2016; 8(1):82–92. Russian (Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Саврасов Г.В. и др. Прогнозирование результатов имплантации транскатетерного протеза клапана аорты на основе метода конечных элементов и данных микрокомпьютерной томографии. Современные технологии в медицине 2016; 8(1):82-92). doi: http://dx.doi.org/10.17691/stm2016.8.1.11.

16. Jassar AS, Brinster CJ, Vergnat M, et al. Quantitative mitral valve modeling using real-time three-dimensional echocardiography: technique and repeatability. Ann Thorac Surg 2011; 91(1):165-71. doi: 10.1016/j.athoracsur.2010.10.034.

17. Pouch AM, Jackson BM, Lai E, et al. Modeling the myxomatous mitral valve with three-dimensional echocardiography. Ann Thorac Surg 2016; 102(3):703-10. doi: 10.1016/j.athoracsur.2016.05.087.

18. Toma M, Bloodworth CH 4th, Einstein DR, et al. High-resolution subject-specific mitral valve imaging and modeling: experimental and computational methods. Biomech Model Mechanobiol 2016; 15(6):1619-30. doi: 10.1007/s10237-016-0786-1.

19. Dolgov VY, Ovcharenko EA, Klyshnikov KY, et al. Automated method to analyze geometry and topology of mitral valve fibrous ring. Sovremennye tehnologii v medicine 2016; 8(2): 22–30. Russian (Долгов В.Ю., Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю. и др. Автоматизированный метод анализа геометрии и топологии фиброзного кольца митрального клапана. Современные технологии в медицине 2016; 8(2):22-30).

20. doi: 10.17692/stm2016.8.2.03.

21. Ovcharenko EA, Klyshnikov KU, Vlad AR, et al. Computer-aided design of the human aortic root. Comput Biol Med 2014; 54:109–15.

22. doi: 10.1016/j.compbiomed.2014.08.023.

23. Cherniavsky AM, Razumakhin RA, Efendiev VU, et al. Remote results of surgical treatment of moderate ischemic mitral regurgitation in patients with normal left ventricle function. Circulation Pathology and Cardiac Surgery 2015; 19(2):63-71. Russian (Чернявский А.М., Разумахин Р.А., Эфендиев В.У. и др. Отдаленные результаты хирургического лечения умеренной ишемической митральной недостаточности у пациентов с сохраненной фракцией выброса левого желудочка. Патология кровообращения и кардиохирургия 2015; 19(2):63-71). http://journalmeshalkin.ru/index.php/heartjournal/article/view/225/225.

24. Irvine T, Li X, Sahn D, et al. Assessment of mitral regurgitation. Heart 2002; 88(4):11-9. doi: 10.1136/heart.88.suppl_4.iv11.

25. Thériault-Lauzier P, Mylotte D, Dorfmeister M, et al. Quantitative multi-slice computed tomography assessment of the mitral valvular complex for transcatheter mitral valve interventions part 1: systematic measurement methodology and inter-observer variability. EuroIntervention 2016; 12(8):1011-20. doi: 10.4244/EIJY15M11_09.

26. Maffessanti F, Gripari P, Pontone G, et al. Three-dimensional dynamic assessment of tricuspid and mitral annuli using cardiovascular magnetic resonance. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2013; 14(10):986-95. doi: 10.1093/ehjci/jet004.

27. Veronesi F, Corsi C, Sugeng L, et al. A study of functional anatomy of aorticmitral valve coupling using 3D matrix transesophageal echocardiography. Circ Cardiovasc Imaging 2009; 2 (1):24–31. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.108.785907.

28. Alkadhi H, Desbiolles L, Stolzmann P, et al. Mitral annular shape, size, and motion in normals and in patients with cardiomyopathy: evaluation with computed tomography. Invest Radiol 2009; 44:218–25. doi: 10.1097/RLI.0b013e3181994a73.

29. Ormiston JA, Shah PM, Tei C, et al. Size and motion of the mitral valve annulus in man. I. A two-dimensional echocardiographic method and findings in normal subjects. Circulation 1981; 64:113–20. doi: https://doi.org/10.1161/01.CIR.64.1.113.

30. Flachskampf FA, Chandra S, Gaddipatti A, et al. Analysis of shape and motion of the mitral annulus in subjects with and without cardiomyopathy by echocardiographic 3-dimensional reconstruction. J Am Soc Echocardiogr 2000; 13(4):277-87. doi: http://dx.doi.org/10.1067/mje.2000.103878.

31. Rusted IE, Scheifley CH, Edwards JE. Studies of the mitral valve. I. Anatomic features of the normal mitral valve and associated structures. Circulation 1952; 6:825–31. doi: https://doi.org/10.1161/01.CIR.6.6.825.

32. Baltabaeva A, Marciniak M, Bijnens B, et al. Regional left ventricular deformation and geometry analysis provides insights in myocardial remodeling in mild to moderate hypertension. Eur J Echocardiogr 2008; 9(4):501-8. doi: 10.1016/j.euje.2007.08.004.

Документы

Информация

Автор

И. Ю. Журавлева ФГБУ Сибирский федеральный биомедицинский исследовательский центр им. Е. Н. Мешалкина Минздрава России
Р. М. Шарифулин ФГБУ Сибирский федеральный биомедицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Минздрава Российской Федерации
А. В. Богачев-Прокофьев ФГБУ Сибирский федеральный биомедицинский исследовательский центр им. Е. Н. Мешалкина Минздрава России
Д. В. Нуштаев ООО “ТЕСИС”
О. Ю. Малахова ФГБУ Сибирский федеральный биомедицинский исследовательский центр им. Е. Н. Мешалкина Минздрава России
Д. П. Демидов ФГБУ Сибирский федеральный биомедицинский исследовательский центр им. Е. Н. Мешалкина Минздрава России
А. М. Караськов ФГБУ Сибирский федеральный биомедицинский исследовательский центр им. Е. Н. Мешалкина Минздрава России

Название журнала

Российский кардиологический журнал

Ключевые слова

Статья