Математическая модель обобщённого сосудистого резервуара как основной модуль универсальной модели сосудистой системы, ориентированной на задачи кардиохирургии

Назад к программе

Бокерия Л. А.1, Газизова Д. Ш.1, Маковеев С. Н.2, Сазыкина Л. В.1, Фадеев А. А.1

1ФГБНУ НЦССХ им. А.Н. Бакулева; 2ТОГБУ Компьютерный центр;

Первые многоэлементные сосудистые системы были разработаны в середине прошлого века (Лищук В. А. 1965-1981, Noordegraaf A. 1969, Westerhof N. 1969, др.). Прогресс в хирургии сердца и сосудов поставил перед специалистами по математическому моделированию сердечно-сосудистой системы задачу адекватного описания и исследования сосудистого русла, включая практически актуальные задачи «сердечно-сосудистой хирургии».

Цель. Разработать типовой модуль обобщенного сосудистого компартмента, пригодного для построения разветвлённой многофункциональной сосудистой системы с возможностью включения в неё участков с тромбами, имплантатами, искусственными клапанами и т.п.

Материал и методы. Обобщенная математическая модель элементарного (типового) участка сосудистого русла, разработана на основе клинического опыта НЦССХ им. А.Н. Бакулева. На её основе получены специализированные модели: бифуркации, трифуркации сосуда, содержащего клапан, корень аорты, имплантат с клапаном и др. Модель учитывает давления на входе и выходе, объемы крови, характеристики потока, а также зависимость этих показателей от гидравлического сопротивления, жёсткости и тонуса сосудистой стенки и инерционности потока крови, конфигурации сосуда, объёма тканей сосуда и прилегающего интерстиция. Модель преобразована в модуль, позволяющий собрать разветвлённую многофункциональную сеть сосудов любой, в рамках задач кардиохирургии, сложности.

Результаты. Практическая реализация математического описания типового участка сосудистого русла выполнена в среде LabVIEW в виде модели в конечных разностях, приведённой к форме самостоятельного локального модуля, пригодного для формирования сосудистой сети. Показано, что из отдельных модулей удобно (без особых требований к квалификации) «собрать» разветвлённую сосудистую сеть с параллельным и последовательным соединением модулей. В отдельном модуле можно реализовать 3D модели сердечных и венозных клапанов, протезов клапанов сердца: модели клапанов и др. специфических сосудистых образований без существенной переделки модели.

Вывод. Разработанный модуль позволяет рутинно создавать сложные многофункциональные (ёмкостные компартменты, клапаны, бифуркации и т.п.) модели сосудистого бассейна индивидуальной конфигурации, включая специфику патологических изменений сосудов (стеноз, аневризма и т.п.). При создании моделей учитываются как физиологические характеристики кровотока здорового человека, так и характеристики исследуемого класса больных, включая осложненное течение, например, отрыв тромба, бляшки, имплантация стента, протезирование клапана.

Комментарии посетителей

нет комментариев
Комментарии могут отправлять участники данного мероприятия или члены Ассоциации.