Овчаренко Е. А., Клышников К. Ю., Стасев А. Н., Глушкова Т. В., Онищенко П. С., Кудрявцева Ю. А., Евтушенко А. В., Барбараш Л. С.
НИИ КПССЗ;
Цель: экспериментально обосновать конструкцию отечественного бескаркасного ксеноперикардиального клапана аорты, изучить биомеханику и гемодинамические характеристики в условиях высокой подвижности протеза. Методы: базовыми компонентами разработки конструкции биопротеза стала серия численных и экспериментальных работ – исследование кспеноперикардиальных створчатого аппарата и облицовки, проволочного нитинолового компонента, а также конструкции в сборе с позиции механических свойств, гидродинамических характеристик, биомеханического поведения в имплантированном состоянии. Физико-механическое исследование проводили на установке растяжения, подвергая одноосной нагрузке растяжения-сжатия образцы. Создание опытных образцов проводили путем тестирования и обоснования высокотемпературных режимов обработки нитинола, а также отработки технологии и лекал лазерного раскроя биологической ткани – ксеноперикарда крупного рогатого скота. Оценку гидродинамической эффективности биопротеза в сборе проводили в установке пульсирующего потока, в условиях имитации физиологического режима при моделировании его подвижности. Оценку биомеханики протеза проводили численными методами на основе реконструкции протеза клапана в сборе и пациент-специфической анатомии с позиции напряженно-деформированного состояния и моделирования гемодинамики для различных фаз сердечного цикла. Результаты: Исследование физико-механических характеристик компонентов протеза в условиях растяжения определили необходимые свойства – толщину, происхождение и геометрию створчатого аппарата биопротеза, его облицовки, а также форму и параметры проволочного никелид титанового элемента. Было показано, что ксеноперикардиальный лоскут, стабилизированный эпоксидными соединениями, обладает высоким пределом прочности (11,8 МПа), пределом деформации (78,8%), модулем упругости (1,0 МПа), близким к нативным тканям. Гидродинамические результаты работы протеза демонстрируют высокую эффективность для всех типоразмеров: средний транспротезный градиент 3,4 мм рт.ст., максимальный транспротезный градиент 8,4 (4,1-11,8) мм рт.ст., эффективная площадь отверстия 1,8 (1,6-2,4) см2. Численный анализ напряженного состояния не выявил зон критического напряжения в биоматериале и в работе проволочного компонента, превышающих пороговые значения теста одноосного растяжения. Моделирование пациент-специфической гемодинамики для сердечного цикла продемонстрировало умеренные значения пристеночного напряжения (до 57 МПа), и напряжения Рейнольдса (до 87 МПа) в турбулентных участках тока крови, т.е. не вызывающего нарушения эндотелиального слоя аорты или гемолиза эритроцитов, соответственно. Выводы: серия in vitro исследований и анализ пациент-специфического клинического случая подтверждает, что разработанный бескаркасный протез клапана аорты обеспечивает биомеханику – подвижность своих элементов, сходную с корнем аорты в ответ на изменения давления сердечного цикла, при сохранении надежной запирающей функции створчатого аппарата.
Комментарии посетителей