Разработка учёных Пермского Политеха сможет повысить эффективность шунтирования сердца у детей

Результаты исследований пермских учёных станут первым этапом в разработке программного обеспечения для анализа вариантов шунтирования. Программа позволит внести вклад в импортозамещение по применению информационных технологий в медицине. Разработка реализована в рамках Федеральной программы академического лидерства «Приоритет-2030». Результаты исследования учёные представили в журнале Materials. В работе также приняли участие специалисты Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии имени С. Г. Суханова (Пермь).

Учёные выполнили исследование при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России в рамках программы деятельности Пермского НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование», а также грантов РФФИ и Пермского края. Часть работы исследователи реализовали в рамках международного научно-образовательного сотрудничества по программе «Михаил Ломоносов».

«Показатели смертности у детей с врождённым пороком сердца в России растут. Обструктивные поражения выводного тракта правого желудочка составляют 25–30% врождённых аномалий сердца. Сегодня хирургическое вмешательство является основным методом лечения нарушений развития сердечно-сосудистых структур. Прорывным решением в их хирургическом лечении стало создание модифицированного шунта Блэлок-Тауссиг. Но остаётся множество факторов, которые могут влиять на успешность операций», — рассказывает доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук, руководитель стратегического проекта Пермского Политеха «Человекоцентричные технологии и сервисы» в рамках проекта «Приоритет-2030» Алексей Кучумов.

Наиболее точно установить эти факторы можно с помощью математического моделирования и методов биомеханики, считают исследователи. Они позволяют спрогнозировать и оценить риск осложнений после операции: неравномерного тока крови в правую и левую ветви лёгочной артерии, стенозов лёгочной артерии или шунта по мере роста ребёнка. Межэтапная летальность при выполнении шунтирования остаётся высокой и варьируется от 3 до 22,1%.

Построив модель течения крови в системе «аорта – шунт – лёгочная артерия» с учётом взаимодействия жидкости и твёрдого тела, биомеханики выяснили, что значимое влияние на кровоток оказывает местоположение шунта. Соединение сосудов должно обеспечивать достаточный, но не избыточный лёгочной кровоток. При этом не должно быть снижения сердечного выброса, повреждений сосудов и объёмной перегрузки желудочка, необходимо обеспечивать равномерный рост лёгочных артерий.

Исследователи проанализировали три варианта установки шунта и установили несимметричность кровотока в лёгочных артериях в различных местах его имплантации. Они выяснили, что формирование шунта должно учитывать анатомо-физиологические особенности пациентов.

Учёные также исследовали механические свойства сосудистых трансплантатов. Свойства материала шунта также играют важную роль в прогнозировании результатов операции.

«В дальнейшем на основе биомеханической модели можно создать программное обеспечение, которое позволит оценить положение шунта для конкретного пациента, предсказать возможный риск тромбоза после операции. Хирурги смогут оценить обстоятельства операции до её проведения и спрогнозировать результаты особенностей кровотока в будущем. Такой подход в создании цифрового двойника кровотока ребёнка с врождённым пороком сердца поможет значительно снизить детскую смертность и улучшить качество реабилитации», — поясняет учёный.

Источник: Инвест-Форсайт
Фото: CDC / Unsplash

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Помог ли вам материал?
0    0