Жоржолиани Ш. Т.1, Миронов А. А.1, Талыгин Е. А.1, Крашенинников С. И.2, Агафонов А. В.1, Городков А. Ю.1, Кикнадзе Г. И.1, Бокерия Л. А.1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный научно-практический центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» Министерства здравоохранения Российской Федерации; 2НИЦ Курчатовский институт;
Как было установлено ранее, поток крови в левом желудочке имеет смерчеобразную структуру и отличается наличием трехмерного пограничного слоя, что обеспечивает высокую эффективность массопереноса и исчезающе малые потери на вязкое трение. Из точных решений уравнений гидродинамики следует, что эта структура поддерживается при условии сохранения определенных геометрических соотношений по всей длине проточного канала на протяжении сердечного цикла. Чтобы проверить, возможно ли распространение организованной в левом желудочке смерчевой струи по аорте, необходимо знать геометрическую форму канала для каждого момента времени. Динамическая конфигурация аорты, а также зависимость радиального модуля упругости аорты от продольной координаты, были измерены экспериментально. Методы включали проведение аортографии с ИК на свинье, обработку изображений мультиспиральной компьютерной томографии аорты здорового человека и механические испытания биологического материала сосудистых стенок на растяжение. Были получены данные динамической геометрии аорты и установлено монотонное снижение радиального модуля упругости стенок вдоль аорты. На основе соотношений, полученных из точных решений уравнений гидродинамики, было установлено, что динамическая конфигурация аорты, без учета мест отхождения крупных артерий, удовлетворяет необходимым и достаточным условиям поддержания смерчеобразной структуры течения. Для изучение влияния на поток патологических распределений модуля упругости была разработана математическая модель аорты с исходными данными геометрии и значениями модуля упругости, измеренными экспериментально. В качестве входных параметров модели использовались: известные зависимости артериального давления и объёмного расхода от времени (по диаграмме Уиггерса), а также экспериментально рассчитанный выше модуль упругости, в норме монотонно убывающий от корня аорты до бифуркации. Форму этой зависимости меняли для четырех режимов моделирования, имитируя: противоположную зависимость, постоянство модуля по длине, протезирование и образование аневризмы как появление участка с аномально высоким и аномально низким значением модуля упругости, соответственно. Выходными параметрами модели служили: объёмный параметр смерчевой струи, точка её самоорганизации и параметр сходимости. По итогам работы установлено, что отклонение распределения радиального модуля упругости вдоль аорты от естественного приводит к изменению смерчевой структурной организации течения, образованию отрывных и застойных зон или к разрушению этой упорядоченной организации. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 16-15-00109.
Комментарии посетителей