Стеноз аортального клапана — одно из самых опасных сердечно-сосудистых заболеваний. Единственный способ спасти пациента — замена клапана на протез. Сейчас тип и размер протеза выбирают по данным УЗИ и томографии, но эти показатели не позволяют заранее увидеть, как конструкция будет работать после установки.
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и Научно-технологического университета «Сириус» создали комплексную методику моделирования аортального клапана. В отличие от существующих решений, она впервые объединяет все ключевые этапы расчета: выбор модели, определение механических свойств створок и физиологически корректный кровоток, сообщили в пресс-службе вуза.
Исследователи разработали трехмерную модель корня аорты и створок. Ее можно менять с помощью нескольких параметров — размеров, высоты, кривизны створок и формы их свободного края. Это позволяет создавать базу геометрий для разных анатомических вариантов и просчитывать широкий спектр сценариев.
В литературе существует множество подходов к моделированию аортального клапана, однако мы рассмотрели два наиболее распространенных — с учетом и без учета влияния кровотока. В упрощенном варианте движение створок определяют по заранее заданному перепаду давления. Это сокращает время расчета, но не показывает, как поток воздействует на клапан. Во втором подходе кровь и створки мы рассматриваем как единую систему. Сравнение показало, что в первом варианте не воспроизвести неоднородное давление, возникающее из-за ускорения потока и формирования вихрей, а также не получить полную картину гемодинамики. Именно поэтому в основу разработанной методики мы положили взаимодействие жидкости и твердого тела
Ученые также создали модель левого желудочка, чтобы учесть неравномерность кровотока на входе в аорту. Это позволило воспроизвести более реалистичную форму струи и точнее оценить распределение нагрузок на створки. Для определения свойств материала створок исследователи применили нейросеть — она выделяла створку на кадрах УЗИ и восстанавливала траектории движения.
В перспективе методика станет частью программ поддержки врачебных решений. Она позволит еще до операции сравнивать несколько вариантов протезов и выбирать наиболее подходящий для конкретного пациента, а также поможет разработчикам оптимизировать конструкции клапанов.
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые доказали связь воспаления десен с болезнями сердца.