Разработка ученых Пермского Политеха поможет заранее оценить успешность операции по удалению желчного пузыря

В разных регионах России желчнокаменная болезнь встречается у 6 – 20 % населения. Заболевание может привести к различным осложнениям – от воспаления желчных протоков до злокачественных опухолей желчных путей.

Образование камней в желчном пузыре связано с нарушением обмена веществ (холестерина и билирубина), а также застоем желчи в пузыре при снижении его сократительной функции. Холецистэктомия (операция по удалению желчного пузыря) является самым частым оперативным вмешательством при лечении желчнокаменной болезни, но количество осложнений после данных вмешательств достаточно велико.

Ученые Пермского Политеха впервые разработали новый биомеханический подход к моделированию холединамики в норме и при патологии, включающий в себя проведение трех этапов: сбор данных о пациенте, персонализированное моделирование с учетом экспериментальных данных, визуализация результатов. Этот подход основан на применении лучевых методов, таких как магнитно-резонансная томография, позволяющих восстановить трехмерную персонализированную геометрию протоков и пузыря, интра-операционных измерениях давления, реологических свойствах желчи и механических свойствах желчных протоков, которые используются при последовательном расчете динамики течения желчи в желчном пузыре, внепеченочных желчных протоках и большом дуоденальном сосочке.

Полученный подход позволяет оценить холединамику в норме, при патологии и после проведения оперативного вмешательства (холецистэктомии) для того, чтобы спрогнозировать отдаленные результаты операционного вмешательства и выработать тактику постоперационного лечения для того, чтобы приблизить показатели холединамики после удаления желчного пузыря к показателям нормы для конкретного пациента.
Одним из основных этапов является моделирование течения желчи во внепеченочных желчных протоках, где при транспорте желчи играет большую роль податливость стенок.

Результаты исследования течения желчи во внепеченочных желчных протоках ученые представили в журнале Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. В исследовании также приняли участие исследователи из ПГМУ им. академика Е. А. Вагнера, КФУ, МГУ и Института механики МГУ (Москва). Разработка выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

– В результате исследований мы можем на реальной геометрии внепеченочных желчных протоков пациента визуализировать рaспределение скoрoстей, давлений для случaев течения желчи в нoрме, при пaтoлoгии и пoсле хoлицистэктoмии. На основании приведенных данных лечащий врач может судить о снижении объема желчи, поступающей во внепеченочные желчные протоки в послеоперационный период, и назначить определенную дозировку холекинетиков для восстановления желчеоттока до близкого к норме, – рассказывает автор подхода, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха, доктор физико-математических наук Алексей Кучумов.

На основании биомеханического подхода был разработан прототип информационной системы по принятию решений (получено свидетельство о государственной регистрации программы), которая, по мнению авторов, позволит объективизировать опыт, накопленный хирургами, спрогнозировать и оценить отдаленные результаты хирургического вмешательства при лечении желчнокаменной болезни и ее осложнений, и, соответственно, снизить число постоперационных осложнений.