Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |

атерогенеза значительный интерес представляют Попытки моделирования поведения ВА и левого изменения гемодинамики, обусловленные неминуежелудочка сердца человека неоднократно осущестмым нарушением в ходе операции архитектоники и влялись различными группами зарубежных исследоупруго-деформативных свойств сосудистой стенки вателей. В России математического моделирования [17, 18], а также работы Kumar [19] по изучению ВА, с учётом запросов современной клиники не пропораженных атеросклерозом.

водилось. Сложность реальной геометрии требует Алгоритм эффективного оперативного вмешаогромных вычислительных затрат, поэтому большинтельства при ИБС включает: детальное комплексное ство исследований, результаты которых опубликовадооперационное обследование пациента, оценку рины к настоящему времени, проведены для случаев ска применяемого вида и метода операции, прогноупрощенных моделей желудочков сердца [24] и ВА зирование развития рестеноза в зоне реконструкции с жесткими [25], а также податливыми [26] стенками сосуда.

без учета воздействия внешних сил на них. Работы, Часто авторы указывают на преимущество метов которых предприняты попытки описать влияние содов хирургической реваскуляризации миокарда при кращения и расслабления миокарда на систему ВА, лечении окклюзионных поражений ВА над терапеввыполнены лишь для случая упрощенной геометрии тическим. При этом отмечено, что для успешного ВА, когда в качестве артерии рассматривалась циоперативного вмешательства необходимы тщательлиндрическая трубка. Исследователями проведен ное дооперационное обследование, оценка риска расчет 3D пульсирующего коронарного потока и пооперации в сравнении с естественным течением ателучено распределение давления в идеализированросклеротического процесса [20, 21]. В настоящее ной модели ВА [27].

время применяются различные виды оперативных Стремительный рост возможностей медицинсковмешательств, направленные на восстановление го исследовательского оборудования активизировал венечного кровотока. Наиболее часто выполняют наизучение морфологии ВА и сердца с построением ложение маммарно-коронарного анастомоза, аортоточной реальной геометрии на основе компьютерной коронарное аутовенозное шунтирование и стентиро(КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) [28], вание. Рестеноз ВА, который развивается в течение а также восстановление геометрии по ультразвукопервых 3Ц8 месяцев даже после успешного вмешавым исследованиям [29]. Ritman et al. [30] успешно тельства, представляет собой большую социальную использовали трехмерную микротомограмму для пои научную проблему [22].

учения геометрии всего коронарного артериального Для определения показаний к выполнению кодерева.

ронарной ангиопластики и шунтированию большее Часто в публикациях встречаются данные о резначение имеет анализ исходного состояния кровосзультатах моделирования течения крови в ВА с принабжения миокарда и коронарного кровотока [21], менением закона Пуазейля. Базируясь на этом зачто возможно сделать, опираясь на результаты моконе, авторы вычисляют распределение давления и делирования поведения индивидуальных анатомипотока. В работе Mayer [31] дерево венечной артерии чески реальных ВА с учетом сокращений миокарда, рассматривается как асимметричная сеть и предлоа также изучая гидродинамику и напряженно-дефоржен алгоритм для решения стационарных уравнений.

мированное состояние желудочков сердца в норме и Fung [32] делает акцент на изучении соотношения при патологии.

трансмуральное давление Ч диаметр, которое, с Успешное применение в хирургии современных методов исследования, активное внедрение компью- его точки зрения, является отражением механичетерного моделирования в хирургию различных об- ских свойств стенки кровеносного сосуда и важной ластей, использование высоких технологий при про- определяющей скорости пульсовой волны в сосудах, распределения напряжения в стенке сосуда и трансведении оперативных вмешательств и диагностики ИБС оптимизировали комплексное изучение сосуди- порта массы через артериальную стенку. Giezeman стых разветвлений ВА [23]. Становится возможным et al. [33] обосновывают возможность применения учет все большего количества факторов, определяю- для описания поведения стенок ВА модели упругой щих тот или иной процесс. С помощью индивидуаль- стенки. Hayashi [34] же, напротив, указывает, что вяз Саратовский научно-медицинский журнал. 2011. Т. 7, № 4.

MACRO- AND MICROMORPHOLOGY коупругие свойства стенки сосуда могут оказывать продольными силами. Таким образом, сосудистую влияние на распространение пульсовой волны. стенку можно рассматривать как ортотропный матеВ статье Vignon-clementel et al. [35] представле- риал.

ны результаты исследований, направленных на по- Тем не менее, на протяжении многих лет (и до лучение граничных условий для трехмерной модели сих пор) многие авторы продолжают моделирование кровотока отдельных частей сердечно-сосудистой сосудов как изотропного материала [44]. Причиной системы с использованием неявных методов, в том являются результаты исследований, при анализе числе для возможного задания закрученного потока.

которых, обнаружили, что учет анизотропии дает поОтдельные работы посвящены описанию меха- правку в 17 % при нагружении сосуда внутренним низма работы сердечной мышцы. Так, Nash [36] пред- давлением в 80 мм рт. ст. по сравнению с изотропным принял попытки математически описать механизм случаем. Аналогичные исследования, проведенные сокращения сердечной мышцы собаки. Smith et al.

Hariton [45], в целом подтверждают это значение, [37] добавил морфометрию венечных артерий в мооднако свидетельствуют о качественном изменении дель Nash и с помощью переноса тензора напряжев распределении напряжений в стенке сосуда при ний из глобальной системы координат в локальные, учете анизотропных свойств по сравнению с изотропсвязанные с сосудами, вычислил величины давления ным случаем.

в тканях сердечной мышцы в конечном числе точек Еще одним важным результатом стало доказав каждом сегменте сосуда. Полученные результаты тельство, что при нагружении сосуда физиологичепоказали, что давление в тканях сердечной мышцы, ским внутренним давлением распределение окружот желудочкового в эндокарде до атмосферного в ного напряжения по толщине стенки достаточно эпикарде, изменяется по линейному закону. Yang et неоднородно: значения на внутренней стороне стенal. [38] установили, что коронарное течение крови и ки намного больше значений на внешней ее стороне.

внеклеточная жидкость перемещаются во время соДля линейного материала это различие составляет кращения.

2Ц3 раза, а для нелинейного 10Ц20 раз.

В зарубежных исследованиях проведен сравОдной из самых известных и применяемых нелинительный анализ расчета гемодинамики с учетом нейных моделей для изотропной стенки является мореологии крови и без. Среди множества статей, подель, предложенная в 1996 г. Delfino [43]; для анизосвященных исследованию ВА человека, в том числе тропной Ч модель, предложенная Fung [46], а также с точки зрения гемодинамической теории атерогеее разновидности. В 1990 г. идея создания модели, неза (определение касательного напряжения в поучитывающей строение стенки, была реализована и токе крови (КНС), циклических деформаций (ЦД) и подробно описана Humphrey et al. [47]. Авторы предэффективных напряжений (ЭН) на стенке сосуда и положили, что моделируемая ткань имеет трансверлевого желудочка сердца человека [39]), достаточно сально-изотропные свойства и состоит из одного серабот по изучению ВА, пораженных атеросклерозом мейства ориентированных волокон.

[40]. Как отмечается Younis [41], в зонах низкого знаВ работах Jouk et al. [48] представлены исследочения КНС (<1.5 Па) наблюдается обильное приливания по созданию 3D моделей желудочков сердца пание моноцитов к эндотелию, что считается ранней с учетом ориентации волокна. Реальная геометрия стадией атерогенеза. По мнению Thubrikar, Robic [42] требует огромных вычислительных затрат при решеповреждение эндотелиальной ткани, обусловленное нии конечно-элементных задач, поэтому исследовамеханическим воздействием, таким, как высокое знателями уделяется особое внимание форме и размечение ЦД или ЭН, ведет к увеличению ее пропускру элементов расчетной сетки [49]. В более поздних ной способности, что является причиной накопления публикациях [39, 50] представлены результаты исгладкомышечными клетками липидов. При прогресследований, в которых предприняты попытки изучесировании процесса клетки погибают, формируя атения взаимодействия части артериальной системы и росклеротическую бляшку. При этом следует учитыпассивного миокарда.

вать индивидуальные особенности пациента, такие, Таким образом, несмотря на значительное коликак геометрия, механические свойства тканей сердчество работ, посвященных патогенезу атеросклеца, а также скорость и давление крови на различных роза, моделированию и различным методам исслеучастках его сосудистого русла с учетом взаимодейдования сердечно-сосудистой системы, до сих пор ствия венечных артерий со стенками миокарда.

накоплено мало данных, описывающих гемодинаКак отмечается многими современными биомехамику и напряженно-деформированные состояния никами, ввиду специфики механического поведения анатомически реальных венечных артерий с учетом стенки сосуда, для моделирования ВА могут примеих взаимодействия с миокардом. Оценка степени няться методы, разработанные для гиперупругих маэффективности хирургических вмешательств по ретериалов, способных подвергаться большим дефорваскуляризации миокарда, восстановлению геомемациям. Одним из, несомненно, важных результатов, трии левого желудочка и сердца человека в целом, широко применяемых большинством современных возможно, позволит избежать осложнения и снизить авторов при разработке моделей, явилось доказалетальность при ИБС.

тельство несжимаемости стенки артерии. Так, carew Конфликт интересов. Работа выполнена при [43] в 1968 г. экспериментально доказал неизменподдержке гранта РФФИ №09-01-00804-а.

ность объема сосудистой стенки при погружении ее в воду и приложении давления в 181 мм рт. ст. что, по Библиографический список его мнению, явилось доказательством предположе1. Лекции по сердечно-сосудистой хирургии / под ред.

ния о несжимаемости.

. А. Бокерия. 2-е изд.: в 2 т. М.: Изд-во НЦССХ им. А. Н. БакуБольшинство авторов соглашаются с тем, что лева РАМН, 2001. Т. 2. 400 с.

биологическая ткань обладает анизотропными свой2. Царев О. А., Прокин Ф. Г. Атеросклеротическая гангрествами. В 1967 г. учеными показана малость сдвигона конечности. Саратов: Изд-во СГМУ, 2005. 303 с.

вых деформаций при рассмотрении цилиндрической 3. Бокерия Л. А., Гудкова Р. Г. Сердечно-сосудистая хигеометрии, нагруженной внутренним давлением и рургия Ч 2008: Болезни и врожденные аномалии системы Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2011. Vol. 7, № 4.

766 макро- и микроморФологиЯ кровообращения. М.: Изд-во НЦССХ им. А. Н. Бакулева 27. Augmented Lagrangian method for constraining РАМН, 2009. 162 с. the shape of velocity profiles at outlet boundaries for three4. Авалиани В. М., Попов В. А., Мартюшов С. И. Новые dimensional finite element simulations of blood flow / H. J. Kim, взгляды на механизм развития атеросклероза: обзор литера- c. A. Figueroa, T. J. R. Hughes [et al.] // comput. Methods Appl.

туры // Экология человека. 2005. № 4. С. 24Ц29. Mech. Engineing. 2009. Vol. 198 (45-46). P. 3551Ц3566.

5. Лутай М. И., Лысенко А. Ф. Дислипидемии: клиниче- 28. 3D segmentation of coronary arteries based on advanced ское значение // Мистецтво iкувания. 2003. С. 12Ц16. mathematical morphology techniques / B. Bouraoui, c. Ronse, 6. Ежов М. В., Лякишев А. А., Покровский С. Н. Липопроте- J. Baruthio [et al.] // computerized medical imaging and graphics ид-независимый фактор риска атеросклероза // Терапевтиче- the official journal of the computerized Medical Imaging Society.

ский архив. 2001. № 9. С. 76Ц82. 2010. Vol. 34, issue 5. P. 377Ц387.

7. Никитин Ю. П., Рагино Ю. И. Повышенная чувстви- 29. Model driven quantification of left ventricular function тельность липопротеинов низкой плотности к окислению как from sparse single-beat 3D echocardiography / M. Meng, M. van фактор риска атеросклероза // Российский кардиологический Stralen, J. H. c. Reiber [et. al.] // Medical Image Analysis. 2010.

журнал. 2002. № 1. С. 61Ц70. № 14. P. 582Ц593.

8. Ребров А. П., Воскобой И. В. Роль воспалительных и 30. Beighley P. E., Thomas P. J., Jorgensen S. M. Ritинфекционных факторов в развитии атеросклероза // Тера- man E. L. 3D architecture of myocardial microcirculation in intact певтический архив. 2004. № 1. С. 78Ц82. rat heart: a study with micro-cT // Adv. Exp. Med. Biol. 1997. Vol.

9. Карпов Ю. А., Сорокин Е. В., Фомичева О. А. Воспале- 430. P. 165Ц175.

ние и атеросклероз: состояние проблемы и нерешенные во- 31. Mayer S. On the pressure and flow-rate distributions in просы // Сердце. 2004. Т. 2, № 4. С. 190Ц192. tree-like and arterial-venous networks // Bull. Math. Biol. 1996.

10. Лопухин Ю. М. Неинвазивные методы определения Vol. 58. P. 753Ц785.

эпидермального холестерина в диагностике атеросклероза. 32. Fung, Y. c. Biomechanics: motion, flow, stress and М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1999. 166 с. growth. N. Y.: Springer, 1990. 569 р.

11. Чазов Е. И. Проблемы первичной и вторичной профи- 33. Giezeman M. M., Van Bavel E., Grimbergeb C. A., лактики сердечно-сосудистых заболеваний // Терапевтиче- Spaan J. A. E. compliance of isolated porcine coronary small ский архив. 2002. № 9. С. 5Ц8. arteries and coronary pressure-flow relations // Am. J. Physiol.

12. Лупинская З. А. Эндотелий сосудов Ч основной ре- 1994. Vol. 267. P. 1190Ц1198.

гулятор местного кровотока // Вестник КРСУ. 2003. № 7. 34. Hayashi K. Experimental approaches on measuring the С 29Ц32. mechanical properties and constitutive laws of arterial walls // 13. Тимофеева А. В. Сравнительный анализ экспрессии J. Biomed. Engineering. 1993. Vol. 115. P. 481Ц488.

генов в атеросклеротических поражениях аорты человека и 35. Vignon-Clementel I. E., Figueroa C. A., Jansen K. E., в лейкоцитах периферической крови больных эссенциальной Taylor C. A. Outflow boundary conditions for three-dimensional гипертензией: дис. Е канд. биол. наук. М., 2009. 440 с. simulations of non-periodic blood flow and pressure fields in 14. Johnston B. M., Johnston P. R., Corney S., Kilpat- deformable arteries // comput. Methods Biomech. Biomed.

rick D. Non-Newtonian blood flow in human right coronary arter- Engineering. 2008. P. 3776Ц3796.

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |    Книги по разным темам