Медицина не стоит на месте, и научная мысль постоянно ищет новые решения, способные облегчить страдания больных и продлить жизнь. Одной из наиболее распространенных патологий сердца является аортальный стеноз, при котором уменьшается пропускная способность аортального клапана, что приводит к недостаточному кровоснабжению организма и снижению качества жизни больного. Проблема становится всё более острой ввиду старения населения и сопутствующей кальцификации тканей.
Сегодня хирургическое лечение заболевания осуществляется преимущественно методом транскатетерной имплантации аортального клапана (ТИАК). Процедура отличается минимальным травматизмом, так как протез устанавливается через небольшой прокол в сосуде, однако и у этого метода есть недостатки. Стандартные клапаны, используемые в ТИАК, изготавливаются по шаблонам и не учитывают индивидуальных анатомических особенностей пациента. Это нередко приводит к неправильному расположению клапана, ухудшению гемодинамики и риску повторных вмешательств.
Ученые Научно-технологического университета «Сириус» взяли на вооружение новейшие достижения науки и технологий, чтобы устранить указанные недостатки. В рамках технологического суверенитета исследователи разрабатывают уникальную технологию проектирования, моделирования и производства индивидуализированных протезов аортального клапана.
Методика, созданная командой ученых, сочетает передовые вычислительные алгоритмы и экспериментальные исследования. Сначала с помощью компьютерных программ рассчитывается оптимальное расположение протеза в организме пациента, учитываются индивидуальные физиологические и механические параметры. Затем производится математическое моделирование работы клапана в кровотоке, что позволяет предварительно оценить возможные риски и исключить неблагоприятные сценарии.
Затем наступает стадия изготовления самого протеза. Используются современные биосовместимые материалы и технологии аддитивного производства, позволяющие воплотить точный дизайн индивидуально спроектированного клапана. Готовый протез подвергается испытаниям на специальных установках, имитирующих кровообращение in vitro, чтобы проверить его функциональность и безопасность.
По словам Алексея Кучумова, доктора физико-математических наук и руководителя научной группы Научного центра генетики и наук о жизни университета «Сириус», технология отличается комплексным подходом, сочетающим компьютерное моделирование и аддитивное производство:
«Компьютерное моделирование позволяет нам заранее рассчитать поведение имплантата в организме пациента, спрогнозировать возможные биомеханические явления и гемодинамические характеристики. После того, как идеальный вариант определен, мы можем изготовить его на нашем оборудовании. Мы уверены, что эта методика позволит значительно снизить риски послеоперационных осложнений и улучшить результаты операций по замене аортального клапана».
Проведенные эксперименты уже дали обнадеживающие результаты, которые были опубликованы в ведущих мировых журналах, таких как Frontiers in Bioengineering and Biotechnology и «Патология кровообращения и кардиохирургия». Проект ведется в тесном сотрудничестве с ведущими медицинскими учреждениями России, включая Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии имени С.Г. Суханова и Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина.
Работа исследователей направлена на создание универсальной и безопасной технологии, способной многократно снизить риски повторных операций и улучшить прогноз выздоровления пациентов. Следующая ступень — клинические испытания на людях, которые откроют дверь к массовому внедрению персональных имплантов клапанов сердца в медицинскую практику.