Preview

Вестник трансплантологии и искусственных органов

Расширенный поиск

Численно-экспериментальное обоснование конструкции транскатетерного протеза клапана аорты

https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-2-95-103

Полный текст:

Аннотация

Целью исследования явилось обоснование конструкции самораскрывающегося транскатетерного протеза клапана аорты на основе биоматериала, стабилизированного диглицидиловым эфиром этиленгликоля, с использованием численного моделирования и серии натурных экспериментов с рабочими прототипами для определения состоятельности предложенных конструктивных решений.

Материал и методы. В работе использовали численные компьютерные модели разрабатываемого протеза клапана аорты, предназначенного для транскатетерной имплантации, а также прототипы наиболее перспективных концептов для серии натурных испытаний. Компьютерные трехмерные модели подвергали численному анализу в среде Abaqus/ CAE (Dassault Systemes, Франция) на основе метода конечных элементов с итеративной оптимизацией дизайна и повторным проведением численных экспериментов. Физические прототипы транскатетерного протеза подвергали серии механических испытаний на осевое и радиальное сжатие, а также испытаниям на гидродинамическом стенде Vivitro (Vivitro Labs, Канада) в условиях имитации нормального потока. Все исследования проводили в сравнительном аспекте с аналогичным транскатетерным протезом клапана аорты (контроль) – биопротезом CoreValve™ (Medtronic, Inc., США).

Результаты. Компьютерное моделирование демонстрирует значения напряженно-деформированного состояния, существенно не превышающие критических уровней (628 и 756 МПа против порогового значения 1080 МПа) для двух основных концептов опорных каркасов. Усталостная прочность на основе вычисления среднего и переменного напряжений, соответствующих нормо- и гипертоническим состояниям на основе диаграмм Гудмана, не выявила превышения пороговых значений – области разрушения после 200 млн циклов. Гидродинамические характеристики рабочих прототипов, изготовленных на основе компьютерных моделей, соответствуют данным тестирования клинического биопротеза CoreValve™: полученная эффективная площадь отверстия составила 1,97 см2, средний транспротезный градиент 8,9 мм рт. ст., объем регургитации 2,2–4,1 мл/цикл в зависимости от модели прототипа.

Заключение. В целом проведенные экспериментальные работы показали состоятельность концептов, в т. ч. с позиции реализации створчатого аппарата на основе ксенотканей, обработанных диглицидиловым эфиром этиленгликоля.

Об авторах

Е. А. Овчаренко
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»
Россия

Овчаренко Евгений Андреевич, врач-кибернетик, научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов 

Кемерово

SPIN-код 8947-1636



К. Ю. Клышников
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»
Россия

Клышников Кирилл Юрьевич   

650002, Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6



А. А. Шилов
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»
Россия

Шилов Александр Александрович

Кемерово



Н. А. Щеглова
ООО «Логикс»
Россия

Новосибирск



Т. В. Глушкова
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»
Россия

Глушкова Татьяна Владимировна

Кемерово



Д. В. Нуштаев
ЗАО «Северсталь Менеджмент»
Россия

Нуштаев Дмитрий Владимирович

127299, Москва, Россия, ул. Клары Цеткин, 2



Л. С. Барбараш
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»

Барбараш Леонид Семенович

Кемерово



Список литературы

1. Kamioka N, Wells J, Keegan P, Lerakis S, Binongo J, Corrigan F et al. Predictors and clinical outcomes of nextday discharge after minimalist transfemoral transcatheter aortic valve replacement. JACC Cardiovasc Interv. 2018; 11: 107–115. doi: 10.1016/j.jcin.2017.10.021.

2. Rodriguez-Gabella T, Voisine P, Puri R, Pibarot P, Rodes-Cabau J. Aortic bioprosthetic valve durability: incidence, mechanisms, predictors, and management of surgical and transcatheter valve degeneration. J Am Coll Cardiol. 2017; 70: 1013–1028. doi: 10.1016/j.jacc.2017.07.715.

3. Wang M, Furnary AP, Li HF, Grunkemeier GL. Bioprosthetic aortic valve durability: a metaregression of published studies. Ann Thorac Surg. 2017; 104: 1080–1087. doi: 10.1016/j.athoracsur.2017.02.011.

4. Dasi LP, Hatoum H, Kheradvar A, Zareian R, Alavi SH, Sun W et al. On the mechanics of transcatheter aortic valve replacement. Ann Biomed Eng. 2017; 45: 310–331. doi: 10.1007/s10439-016-1759-3.

5. Журавлева ИЮ, Карпова ЕВ, Опарина ЛА, Кабос Н, Ксенофонтов АЛ, Журавлева АС и др. Ксеноперикард, консервированный ди- и пентаэпоксидами: молекулярные механизмы сшивки и механические свойства биоматериала. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2018; 22 (3): 56–68. doi: 10.21688/1681-3472-2018-3-56-68.

6. Барбараш ЛС, Рогулина НВ, Рутковская НВ, Одаренко ЮН, Кокорин СГ. Опыт применения эпоксиобработанных биологических протезов при пороке митрального клапана у пациентов моложе 65 лет. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2019; 61 (2): 114–122. doi: 10.24022/0236-2791-2019-61-2-114-122.

7. Rotman OM, Bianchi M, Ghosh RP, Kovarovic B, Bluestein D. Principles of TAVR valve design, modelling, and testing. Expert Rev Med Devices. 2018; 15 (11): 771–791. doi: 10.1080/17434440.2018.1536427.

8. Cahill TJ, Chen M, Hayashida K, Latib A, Modine T, Piazza N et al. Transcatheter aortic valve implantation: current status and future perspectives. Eur Heart J. 2018; 39 (28): 2625–2634. doi: 10.1093/eurheartj/ehy244.

9. Богачев-Прокофьев АВ, Журавлева ИЮ, Шарифулин РМ, Железнев СИ, Демидов ДП, Кливер ЕЭ, Караськов АМ. Имплантация in vitro первого отечественного транскатетерного протеза в нативный митральный клапан. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2018; 22 (1): 22–28.

10. Rotman OM, Kovarovic B, Chiu WC, Bianchi M, Marom G, Slepian MJ, Bluestein D. Novel Polymeric Valve for Transcatheter Aortic Valve Replacement Applications: In vitro Hemodynamic Study. Ann Biomed Eng. 2019; 47 (1): 113–125. doi: 10.1007/s10439-018-02119-7.

11. Marrey R, Baillargeon B, Dreher ML, Weaver JD, Nagaraja S, Rebelo N, Gong XY. Validating Fatigue Safety Factor Calculation Methods for Cardiovascular Stents. J Biomech Eng. 2018; 140 (6): 10.1115/1.4039173. doi: 10.1115/1.4039173.

12. Tzamtzis S, Viquerat J, Yap J, Mullen MJ, Burriesci G. Numerical analysis of the radial force produced by the Medtronic-CoreValve and Edwards-SAPIEN after transcatheter aortic valve implantation (TAVI). Med Eng Phys. 2013; 35 (1): 125–130. doi: 10.1016/j.medengphy.2012.04.009.

13. Robertson SW, Pelton AR, Ritchie RO. Mechanical fatigue and fracture of Nitinol. International Materials Reviews. 2012; 57 (1): 1–37. doi: 10.1179/1743280411Y.0000000009.

14. Alfadhli J, Jeraq M, Singh V, Martinez C. Updates on transcatheter aortic valve replacement: Techniques, complications, outcome, and prognosis. J Saudi Heart Assoc. 2018; 30 (4): 340–348. doi: 10.1016/j.jsha.2018.07.002.

15. Клышников КЮ, Овчаренко ЕА, Мальцев ДА, Журавлева ИЮ. Сравнительная характеристика гидродинамических показателей биопротезов клапанов сердца «ЮниЛайн» и «ПериКор». Клиническая физиология кровообращения. 2013; 1: 45–51.

16. Marquez S, Hon RT, Yoganathan AP. Comparative hydrodynamic evaluation of bioprosthetic heart valves. J Heart Valve Dis. 2001; 10 (6): 802–811.


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Шилов А.А., Щеглова Н.А., Глушкова Т.В., Нуштаев Д.В., Барбараш Л.С. Численно-экспериментальное обоснование конструкции транскатетерного протеза клапана аорты. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2021;23(2):95-103. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-2-95-103

For citation:


Ovcharenko E.A., Klyshnikov K.Yu., Shilov A.A., Scheglova N.A., Glushkova T.V., Nushtaev D.V., Barbarash L.S. Numerical and experimental justification of transcatheter aortic valve prosthesis design. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2021;23(2):95-103. (In Russ.) https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-2-95-103

Просмотров: 70


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1995-1191 (Print)
ISSN 2412-6160 (Online)