Статья
Неинвазивный метод анализа функционирования <i>in vivo</i> бескаркасного протеза клапана сердца «ТиАра»
Основные положения. Продемонстрирован метод неинвазивной оценки подвижности и деформации проволочного компонента биопротеза во время сердечного цикла с использованием разработанного математического алгоритма. Впервые показаны результаты численного анализа перемещений проволочного элемента биопротеза «ТиАра». Разработанный метод возможно применять для других медицинских изделий.Цель. Разработать метод неинвазивной оценки подвижности и деформации проволочного компонента биопротеза клапана аорты в ходе сердечного цикла на основе математической обработки медицинских графических данных.Материалы и методы. Основой для анализа стали данные мультиспиральной компьютерной томографии пациента П. (мужчина, 66 лет), которому имплантирован биопротез «ТиАра» (ЗАО «НеоКор», Кемерово). С использованием встроенных инструментов программного пакета Mimics (Materialize, Бельгия) на основании рентгенологической плотности реконструировали в виде 3D-моделей пять стадий движения проволочного компонента исследуемого биопротеза. Различия между моделями, характеризующее их деформацию в ходе сердечного цикла, оценивали количественно, используя собственный алгоритм в среде Matlab (The MathWorks, США), вычисляя расстояние между аналогичными точками. Дополнительно полученную информацию о перемещениях использовали при численном исследовании напряженно-деформированного состояния 3D-модели опорного каркаса методом конечных элементов в среде Abaqus/CAE (Dassault Systèmes SE, Франция).Результаты. Продемонстрированный метод оценки подвижности проволочного элемента биопротеза позволил количественно оценить биомеханику исследуемого бескаркасного биопротеза клапана сердца «ТиАра» в динамике на основе неинвазивного клинического инструмента – мультиспиральной компьютерной томографии. Перемещения, которые претерпевает биопротез во время сердечного цикла (максимальное значение – 2,04 мм в радиальном направлении от центра), на примере данного пациента являются сопоставимыми с движением корня аорты здорового пациента. По приведенным результатам численного моделирования напряженного состояния проволочного компонента биопротеза не выявлено высоких амплитуд данного показателя (пиковое значение – 564 МПа), способных вызвать критические для целостности каркаса состояния, что позволяет сделать вывод, подтверждающий конструктивную безопасность биопротеза в реальных условиях эксплуатации, характеризуемых асимметричными, неравномерными нагрузками. Кроме того, деформации, возникающие в процессе функционирования исследованного протеза, аналогичны по амплитудам перемещениям корня аорты, описанным в литературе, что свидетельствует о реализации основной особенности бескаркасного биопротеза – обеспечения физиологичной биомеханики цикла «систола – диастола».Заключение. Представленный метод качественной компьютерной оценки перемещения каркасных элементов заместителей клапанов сердца на примере биопротеза «ТиАра» показывает состоятельность как инструмент исследования их функционирования.
