МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ БИОПРОТЕЗА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Е. А. ОВЧАРЕНКО; К. Ю. КЛЫШНИКОВ; Т. В. ГЛУШКОВА; Л. С. БАРБАРАШ

Статья

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ БИОПРОТЕЗА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Е. А. ОВЧАРЕНКО, К. Ю. КЛЫШНИКОВ, Т. В. ГЛУШКОВА, Л. С. БАРБАРАШ

2016

https://doi.org/10.17802/2306-1278-2016-1-6-11

Цель. Моделирование взаимодействия биомеханической системы «корень аорты – транскатетерный протез клапана сердца» методом конечных элементов с оценкой основных функциональных характеристик исследуемой конструкции.Материалы и методы. В качестве объектов исследования использовали модель транскатетерного клапана аорты типоразмера 23 мм, содержащую самораскрывающийся сетчатый опорный каркас, с монтированным на него тубулярным створчатым аппаратом, выполненным из ксеноперикарда свиньи, стабилизированного глутаровым альдегидом. Моделирование имплантации протеза клапана аорты осуществляли в среде инженерного анализа Abaqus/CAE в трехмерную пространственную модель корня аорты типоразмера № 19.Результаты. В результате взаимодействия исследуемого протеза и корня аорты было установлено, что возникающие в узлах створчатого аппарата напряжения не превышают допустимого предела прочности: 0,96 МПа против 10,62 МПа соответственно. Отдельные конечные элементы опорного каркаса протеза продемонстрировали незначительное превышение предела прочности, однако максимальный объем необратимой деформации составил не более 0,4 %.Заключение. Работа продемонстрировала состоятельность подхода моделирования имплантации протеза в сборе с учетом особенностей взаимодействия опорного каркаса и створчатого аппарата с корнем аорты.

ОВЧАРЕНКО Е. А., КЛЫШНИКОВ К. Ю., ГЛУШКОВА Т. В., БАРБАРАШ Л. С. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ БИОПРОТЕЗА МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2016;(1):6-11. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2016-1-6-11

Цитирование

Список литературы

1. Bernardini A., Larrabide I., Petrini L., Pennati G., Flore E., Kim M. et al. Deployment of self-expandable stents in aneurysmatic cerebral vessels: comparison of different computational approaches for interventional planning. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 2011;15 (3): 303–311. DOI: 10.1080/10255842.2010.527838.

2. Larrabide I., Kim M., Augsburger L., Villa-Uriol M. C., Rüfenacht D., Frangi A. F. Fast virtual deployment of selfexpandable stents: Method and in vitro evaluation for intracranial aneurismal stenting. Medical Image Analysis. 2012; 16 (3): 721–730. DOI: 10.1016/j.media.2010.04.009.

3. Бегун П. И . Биомеханическое моделирование объектов протезирования. СПб.; 2011. Begun P. I. Biomechanical modeling of objects of prosthetics. Sankt-Peterburg; 2011.

4. Takashima K., Kitou T., Mori K., Ikeuchi K. Simulation and experimental observation of contact conditions between stents and artery models. Medical Engineering & Physics. 2007; 29 (3): 326–335.

5. Tzamtzis S., Viquerat J., Yap J., Mullen M. J., Burriesci G. Numerical analysis of the radial force produced by the Medtronic-CoreValve and Edwards-SAPIEN after transcatheter aortic valve implantation (TAVI). Medical Engineering & Physics. 2013; 35 (1): 125–130. DOI: 10.1016/j.medengphy.2012.04.009.

6. Mummert J., Sirois E., Sun W. Quantification of biomechanical interaction of transcatheter aortic valve stent deployed in porcine and ovine hearts. Annals of Biomedical Engineering. 2013; 41 (3): 577–586. DOI: 10.1007/s10439- 012-0694-1.

7. Кудрявцева Ю. А., Насонова М. В., Глушкова Т. В., Акентьева Т. Н., Бураго А. Ю. Сравнительный анализ биоматериала, потенциально пригодного для создания протеза аортального клапана сердца для транскатетерной имплантации. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2013; 120 (5): 66–69.

8. Kudryavtseva Yu. A., Nasonova M. V., Glushkova T. V., Akentieva T. N., Burago A. Yu. Comparative analysis of the biological material potentially suitable for the creation of the aortic heart valve prosthesis for transcatheter implantation. Siberian Medical Journal (Irkutsk). 2013; 120 (5): 66–69.

9. Ovcharenko E. A., Klyshnikov K. U., Vlad A. R., Sizova I. N., Kokov A. N., Nushtaev D. V. et al. omputer-aided design of the human aortic root. Computers in Biology and Medicine. 2014; 54 (1): 109–115. DOI: 10.1016/j.compbiomed.2014.08.023.

10. Овчаренко Е . А., Клышников К . Ю., Нуштаев Д. В., Саврасов Г . В., Кудрявцева Ю. А., Барбараш Л . С. Исследование геометрии тубулярного створчатого аппарата протеза клапана аорты методом конечных элементов. Биофизика. 2015; 60 (5): 1000–1009. Ovcharenko E. A., Klyshnikov K. Yu., Nushtaev D. V., Savrasov G. V., Kudryavtseva Yu. A., Barbarash L. S. Research of tubular geometry leaflet apparatus of the aortic valve prosthesis via finite element method. Biophysics. 2015; 60 (5): 1000–1009.

11. Auricchio F., Taylor R. L., Lubliner J. Shape-Memory Alloys: Macromodeling and Numerical Simulations of the Superelastic Behavior. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1997; 146: 281.

12. Auricchio F., Taylor R. L. Shape-Memory Alloys: Modeling and Numerical Simulations of the Finite-Strain Superelastic Behavior. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1996; 143: 175–194.

13. Овчаренко Е . А., Клышников К . Ю., Глушкова Т. В., Бураго А. Ю., Журавлева И . Ю. Нелинейная изотропная модель корня аорты человека. Технологии живых систем. 2014; 6: 43–47. Ovcharenko E. A., Klyshnikov K. Yu., Glushkova T. V., Burago A. Yu., Zhuravleva I. Yu. Nonlinear isotropic model of the aortic root. Living Systems Technologies. 2014; 6: 43–47.

14. Hamdan A., Guetta V., Konen E., Goitein O., Segev A., Raanani E. et al. Deformation dynamics and mechanical properties of the aortic annulus by 4-dimensional computed tomography: insights into the functional anatomy of the aortic valve complex and implications for transcatheter aortic valve therapy. J. Am. Coll. Cardiol. 2012; 59 (2): 119–27. DOI: 10.1016/j.jacc.2011.09.045.

15. Овчаренко Е . А., Клышников К . Ю., Глушкова Т. В.,Нуштаев Д. В., Кудрявцева Ю. А., Саврасов Г . В. Выбор ксеноперикардиального лоскута для створчатого аппарата транскатетерных биопротезов клапанов сердца. Медицинская техника. 2015; 5: 1–4. Ovcharenko E. A., Klyshnikov K. Yu., Glushkova T. V., Nushtaev D. V., Kudryavtseva Yu. A., Savrasov G. V. The choosing of the xenopericardial patch for transcatheter heart valve. Medical equipment. 2015; 5: 1–4.

16. Stuchebrov S., Batranin A., Verigin D., Lukyanenko Y., Siniagina M., Wagner A. Estimation of radiation doses in x-ray visualization of biological objects Advanced. Materials Research. 2014; 880: 53–56.

17. Беликов Н. В., Башлай А. П. Определение упруго-деформативных и прочностных характеристик кровеносных сосудов при одноосном растяжении. Молодежный научно-технический вестник. 2013; 6: 35. Belikov N. V., Bashlai A. P. Determination of elasticdeformation and strength characteristics of the blood vessels under uniaxial tension. Youth Science and Technology Gazette. 2013; 6: 35.

Документы

Информация

Автор

Е. А. ОВЧАРЕНКО Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
К. Ю. КЛЫШНИКОВ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Т. В. ГЛУШКОВА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Л. С. БАРБАРАШ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия

Название журнала

Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний

Ключевые слова

Статья