vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2014-4-62-67vtio-473Research ArticleТрансплантация сердца и вспомогательное кровообращениеHeart Transplantation and Assisted CirculationОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКЕ КРОВООБРАЩЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИTHE MATHEMATICAL MODELING ESTIMATION OF THE AORTIC VALVE STATE DURING MECHANICAL CIRCULATORY SUPPORTБыковИ. В.BykovI. B.

123182, г. Москва, ул. Щукинская, д. 1. Тел. 8 (926) 810-33-63

bykov-iv@mail.ruИткинГ. П.ItkinG. P.Лаборатория биотехнических систем ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов им. В.И. Шумакова» Минздрава РФ, Москва, Российская ФедерацияРоссияLaboratory of Biotechnical Systems, V.I.Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artifi cial Organs, Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russian FederationRussian Federation2014150120151646267Copyright © Быков И.В., Иткин Г.П., 20142014Быков И.В., Иткин Г.П.Bykov I.B., Itkin G.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/473Цель

Цель. Проведение исследований на математической модели сердечно-сосудистой системы для оценки функционирования аортального клапана в условиях обхода левого желудочка сердца с помощью насоса непрерывного потока.

Материалы и методы

Материалы и методы. Решение поставленной задачи подразумевает разработку алгоритма, позволяющего производить оценку состояния аортального клапана (открыт/закрыт) по характеристикам кривой расхода насоса непрерывного потока. Для этого использована разработанная ранее математическая модель взаимодействия сердечно-сосудистой системы и насоса непрерывного потока, а также использованы данные, полученные в экспериментах на животных и на гидродинамическом стенде, имитирующем большой круг кровообращения.

Результаты

Результаты. Создан метод математического анализа кривой расхода крови через насос непрерывного потока. Выходные данные позволяют определить состояние аортального клапана во время механической поддержки кровообращения с уровнем достоверности >90%.

Заключение

Заключение. Предложенный метод математической оценки работы аортального клапана позволяет идентифицировать режимы, связанные с аномальным функционированием аортального клапана, которые могут привести к тромбозу и срастанию его створок. Предложенный алгоритм может быть внесен в систему индикации критических режимов в аппарате вспомогательного кровообращения на базе насосанепрерывного потока.

Aim

Aim. This work is to research the aortic valve functioning during left ventricle bypass with non-pulsatile pump.

Materials and methods

Materials and methods. The main part of the research is author’s algorithm to estimate aortic valve state (open/closed). The research includes mathematical modeling, mock loop experiments and animal experiments.

Results

Results. The author develops the algorithm of rotary blood pump fl owrate processing to estimate (with reliability of more than 90%) the state of aortic valve during heart mechanical support.

Conclusion

Conclusion. The proposed algorithm of estimating the aortic valve state allows identifying abnormal mode of cardiac support that can cause thrombosis and aortic valve commissural fusion. This algorithm can be incorporated into nonpulsatile LVAD.

аортальный клапансистема вспомогательного кровообращенияустройство левожелудочкового обхода (УЛЖО)пульсациятромбообразованиеaortic valvecirculatory support systemleft ventricular assist device (LVAD)pulsationthrombogenesisReferencesWorld health statistics. World Health Organisation. 2012.World health statistics. World Health Organisation. 2012.Westaby S. Destination therapy: tim e for real progress. Nat. Clin. Pract. Cardiovasc. Med. 2008; 5: 477–483. Slaughter MS, Rogers JG, Milano CA, Russel SD, Conte JV, Feldman D et al. Advanced heart failure treated with continuous-fl ow left ventricular assist device. N. Engl. J. Med. 2009; 361: 2241–2251.Westaby S. Destination therapy: tim e for real progress. Nat. Clin. Pract. Cardiovasc. Med. 2008; 5: 477–483. Slaughter MS, Rogers JG, Milano CA, Russel SD, Conte JV, Feldman D et al. Advanced heart failure treated with continuous-fl ow left ventricular assist device. N. Engl. J. Med. 2009; 361: 2241–2251.Kirklin JK, Naftel DC, Kormos RL, Stevenson LW, Pagani FD, Miller MA et al. The Fourth INTERMACS Annual Report: 4,000 implants and counting. J Heart and Lung Transplantation. 2012; 31 (2): 117–126.Kirklin JK, Naftel DC, Kormos RL, Stevenson LW, Pagani FD, Miller MA et al. The Fourth INTERMACS Annual Report: 4,000 implants and counting. J Heart and Lung Transplantation. 2012; 31 (2): 117–126.McMurray JJ, Adamopoulos S, Anker SD, Auricchio A, Boehm M, Dickstein K et al. ESC guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2012: the Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2012 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur. J. Heart. Fail. 2012; 14: 803–869.McMurray JJ, Adamopoulos S, Anker SD, Auricchio A, Boehm M, Dickstein K et al. ESC guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2012: the Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2012 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur. J. Heart. Fail. 2012; 14: 803–869.Готье СВ, Иткин ГП, Шемакин СЮ, Саитгареев РШ, Попцов ВН, Захаревич ВМ и др. Первый опыт клинического применения отечественного аппарата вспомогательного кровообращения на базе имплантируемого осевого насоса для двухэтапной трансплантации сердца. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013; 15 (3): 92–101. Gautier SV, Itkin GP, Shemakin SJu, Saitgareev RSh, Popcov VN, Zaharevich VM. The fi rst experience in clinical application of domestic circulatory support device on basis of implantable axial pump for two stage heart transplantation. Vestnik transplantologii i iskusstvennyh organov. 2013; 15 (3): 92–101. [In Russ]Готье СВ, Иткин ГП, Шемакин СЮ, Саитгареев РШ, Попцов ВН, Захаревич ВМ и др. Первый опыт клинического применения отечественного аппарата вспомогательного кровообращения на базе имплантируемого осевого насоса для двухэтапной трансплантации сердца. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013; 15 (3): 92–101. Gautier SV, Itkin GP, Shemakin SJu, Saitgareev RSh, Popcov VN, Zaharevich VM. The fi rst experience in clinical application of domestic circulatory support device on basis of implantable axial pump for two stage heart transplantation. Vestnik transplantologii i iskusstvennyh organov. 2013; 15 (3): 92–101. [In Russ]Быков ИВ, Иткин ГП. Принципы построения математической модели для исследования взаимодействия насосов непрерывного потока и сердечно-сосудистой системы. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013; 15 (3): 59–65. Bykov IV, Itkin GP. Principles of development mathematical model for researching of nonpulsatile fl ow pump and cardiac system. Vestnik transplantologii i iskusstvennyh organov. 2013; 15 (3): 59–65. [In Russ]Быков ИВ, Иткин ГП. Принципы построения математической модели для исследования взаимодействия насосов непрерывного потока и сердечно-сосудистой системы. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013; 15 (3): 59–65. Bykov IV, Itkin GP. Principles of development mathematical model for researching of nonpulsatile fl ow pump and cardiac system. Vestnik transplantologii i iskusstvennyh organov. 2013; 15 (3): 59–65. [In Russ]Robinson D. Quantitative analysis of the control of cardiac output in the isolated left ventricle. Circulation Research. 1965; 17: 207–221.Robinson D. Quantitative analysis of the control of cardiac output in the isolated left ventricle. Circulation Research. 1965; 17: 207–221.Иткин ГП, Шемакин СЮ, Шохина ЕГ, Бурцев ВИ, Аврамов ПВ, Волкова ЕА и др. Результаты экспериментальных исследований на телятах первого отечественного имплантируемого осевого насоса. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013; 15 (3): 49–58. Itkin GP, Shemakin SJu, Shohina EG, Burcev VI, Avramov PV, Volkova EA et al. The fi rst domestic implantable axial fl ow pump: results of experimental studies in calves. Vestnik transplan tologii i iskusstvennyh organov. 2013; 15 (3): 49–58. [In Russ]Иткин ГП, Шемакин СЮ, Шохина ЕГ, Бурцев ВИ, Аврамов ПВ, Волкова ЕА и др. Результаты экспериментальных исследований на телятах первого отечественного имплантируемого осевого насоса. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2013; 15 (3): 49–58. Itkin GP, Shemakin SJu, Shohina EG, Burcev VI, Avramov PV, Volkova EA et al. The fi rst domestic implantable axial fl ow pump: results of experimental studies in calves. Vestnik transplan tologii i iskusstvennyh organov. 2013; 15 (3): 49–58. [In Russ]Valsecchi S, Perego GB, Censi F, Schreuder JJ. Estimation of Cardiac Output from Left Ventricular Pressure by a Modifi ed Modelfl ow Method. Computers in Cardiology. 2006; 33: 873–876.Valsecchi S, Perego GB, Censi F, Schreuder JJ. Estimation of Cardiac Output from Left Ventricular Pressure by a Modifi ed Modelfl ow Method. Computers in Cardiology. 2006; 33: 873–876.Вашуркин ДВ. Разработка методологии проектирования и создания осевого насоса имплантируемой системы вспомогательного кровообращения [Диссертация]. М., 2007: 159. Vashurkin DV. Razrabotka metodologii proektirovanija i sozdanija osevogo nasosa implantiruemoj sistemy vspomogatel'nogo krovoobrashhenija [Dissertation]. Moscow, 2007: 159.Вашуркин ДВ. Разработка методологии проектирования и создания осевого насоса имплантируемой системы вспомогательного кровообращения [Диссертация]. М., 2007: 159. Vashurkin DV. Razrabotka metodologii proektirovanija i sozdanija osevogo nasosa implantiruemoj sistemy vspomogatel'nogo krovoobrashhenija [Dissertation]. Moscow, 2007: 159.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.