Исследователи из научно-технологического университета «Сириус» работают над проектом по созданию технологии проектирования, 3D-моделирования и аддитивного производства персонализированных имплантатов для лечения одного из самых распространенных заболеваний сердца — аортального стеноза. Новая технология позволит изготавливать более рациональные конструкции для разных клинических случаев, что повысит эффективность лечения, сообщает пресс-служба администрации федеральной территории «Сириус».
Проблема аортального стеноза часто развивается с возрастом из-за кальцификации створок. При этой патологии сужается устье аортального клапана и нарушается объем кровотока из левого желудочка в аорту, что приводит к ряду осложнений. С ростом продолжительности жизни число пациентов с этим диагнозом неуклонно увеличивается, поэтому проблема становится все более масштабной.
Одним из методов хирургического лечения является операция по транскатетерной имплантации аортального клапана (ТИАК). В сравнении со стандартной процедурой замены клапана на открытом сердце, процедура ТИАК может быть выполнена через небольшие проколы в бедренной артерии, однако такой подход имеет ряд ограничений. Например, используемые клапаны чаще всего имеют стандартную, типовую конструкцию, не учитывающую индивидуальную анатомию пациентов, что может приводить к осложнениям, связанным с неоптимальным расположением протезов, ухудшением функциональных характеристик и последующими гемодинамическими нарушениями, влекущими повторные вмешательства с риском для жизни.
Ученые научно-технологического университета «Сириус» предлагают новый подход: специалисты Научного центра генетики и наук о жизни разрабатывают комплексную технологию, которая позволит проектировать персонифицированные каркасы-стенты аортального клапана, створчатый аппарат из биосовместимых полимерных материалов для конкретного пациента, а также рассчитывать их физико-механические характеристики с помощью математических методов и алгоритмов. Далее проводится решение связанной задачи гидродинамики и твердого тела для оценки гемодинамических параметров и напряженно-деформированного состоянии аорты и протеза. После этого выбирается рациональная конструкция, которую можно изготовить методами аддитивного производства. Последующие исследования включают как компьютерное моделирование работы протеза клапана, так и испытания готового прототипа на современных экспериментальных моделях, имитирующих работу сердца.
«Особенностью технологии являются не только экспериментальные исследования и аддитивное производство, но и компьютерное моделирование поведения имплантатов в аорте для прогнозирования их биомеханического поведения и расчета гемодинамических характеристик. Таким образом, мы можем сначала спроектировать имплантат с учетом различных параметров на основе собственного программного обеспечения, смоделировать его поведение в фиброзном кольце пациента, а затем изготовить на опытном производстве. Мы надеемся, что технология позволит снизить риски путем уменьшения числа послеоперационных осложнений», — рассказал руководитель научной группы, доктор физико-математических наук Алексей Кучумов.
Проект реализуется при поддержке федеральной территории «Сириус» в партнерстве с ведущими кардиохирургическими центрами страны — Федеральным центром сердечно-сосудистой хирургии имени С. Г. Суханова и Национальным медицинским исследовательским центром имени академика Е. Н. Мешалкина.
Доклад научной команды опубликован в журнале «Патология кровообращения и кардиохирургия».
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.