Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
Исследование учёных Пермского Политеха поможет в оценке операций по замене сердечных клапанов
По данным Всемирной организации здравоохранения, каждый год в мире погибает около 18 миллионов людей от сердечно-сосудистых заболеваний. Эта цифра продолжает расти. Более 15% взрослых людей в возрасте от 70 лет страдают аортальным стенозом, из-за которого сужается устье аорты клапана, что не даёт нормальному течению крови в сердце.
И ежегодно в мире проводится более 275 тысяч реконструктивных операций по его
замене. Стандартной практикой является установка механического импланта, однако
это влечет пожизненный прием препаратов. Решение проблем видится в методике,
предложенной в 2014 году японским хирургом Озаки, где клапаны изготавливаются из
собственной сердечной ткани пациента (перикарда). Долгосрочных результатов о
том, как использование такого метода скажется в будущем, ещё нет. Также осталась
проблема в выборе оптимального размера створки, которые подбираются для каждого
человека индивидуально. Исследователи Пермского Политеха разработали
математическую модель, которая поможет врачам при операции по замене сердечных
клапанов спрогнозировать её последствия.
- В данной работе мы провели комплексный анализ движения крови в аортальном
клапане в норме, при патологии и после операции Озаки. В дальнейшем, в планах
разработка модели, которая в перспективе поможет определить самый оптимальный
вариант замены аортального клапана из всех возможных вариаций протезирования, -
рассказал профессор кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика»
Пермского Политеха, доктор физико-математических наук Алексей Кучумов.
Статья с результатами исследования опубликована в международном журнале «Mathematics».
В работе также принимали сотрудники пермского Федерального центра
сердечно-сосудистой хирургии им. С.Г. Суханова.
Створки аортального клапана во время сердечного цикла открываются от течения
крови через них и закрываются из-за ее оттока. Открытие и закрытие с
механической точки зрения - это деформация. Чтобы описать зависимость этой
механики от нагрузки со стороны течения крови, и понять, почему при стенозе
устье аорты сужается, учёные рассмотрели поведение створок при 3 различных
условиях: в нормальном состоянии, при патологии (аортальном стенозе) и после
операции Озаки, когда повреждённый клапан изготавливается из собственной
сердечной ткани пациента. С помощью материальных моделей удалось рассчитать
механику створок для каждого отдельного случая. После этого исследователям
удалось объединить полученные результаты в единую математическую модель.
- Мы создали математическую модель, которая даёт более полную картину, как
работает сердечный клапан. Благодаря этому мы сможем прогнозировать появление
неблагоприятных последствий будущем. Это значительно упростит задачу врачам при
выборе метода операции, - сообщает аспирант кафедры вычислительной математики,
механики и биомеханики Пермского Политеха Никита Пиль.
Описание физиологических процессов, установление новых зависимостей и лучшее
понимание их биомеханики может дать мощный толчок к созданию программного
обеспечения для помощи принятия решений хирургам при проведении операций, а
также прогнозированию последствий.
- Моделирование физиологии человека и развитие персонализированных подходов
позволит повысить качество лечения и проведения операций благодаря учету
индивидуальных параметров пациента, – пояснил сердечно-сосудистый хирург
Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии им. С.Г. Суханова, доктор
медицинских наук Бакытбек Кадыралиев.
Кроме того, полученные результаты могут помочь при создании отечественных
искусственных клапанов. На основе математической модели можно оптимизировать
конструкцию устройства с целью улучшения его эксплуатационных характеристик.
Учёные считают изучения свойств аортального клапана перспективным, поэтому
планируют продолжить свои исследования в этом направлении.