Анализ гемодинамики желудочков сердца при наличии постинфарктной аневризмы межжелудочковой перегородки
жүктеу/скачать 461 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
| АНАЛИЗ ГЕМОДИНАМИКИ ЖЕЛУДОЧКОВ СЕРДЦА ПРИ НАЛИЧИИ ПОСТИНФАРКТНОЙ АНЕВРИЗМЫ МЕЖЖЕЛУДОЧКОВОЙ ПЕРЕГОРОДКИ
А.А. Голядкина1, А.В. Полиенко1, Л.Р. Хайдарова1, Е.А. Номеровская1, К.М. Морозов2 1 - Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского 2 - Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России aagramakova@mail.ru Аннотация. Исследование направлено на изучение вопросов возникновения, формирования и хирургического лечения постинфарктных аневризм левого желудочка сердца человека. На основе данных компьютерной томографии построены модели желудочков сердца. С использованием трехмерного конечно-элементного моделирования проведен анализ гемодинамики с учетом напряженно-деформированного состояния стенок желудочков сердца при наличии постинфарктной аневризмы межжелудочковой перегородки. ВВЕДЕНИЕ Среди многочисленных причин патологических состояний миокарда (сердечной мышцы) первое место занимает ишемическая болезнь сердца, которая, в свою очередь, может приводить к инфаркту миокарда. Нередко (в 10–34% случаев) инфаркт миокарда осложняется развитием постинфарктной аневризмы [1, 2]. В подавляющем большинстве случаев аневризма сердца образуется в стенке его левого желудочка (ЛЖ). Формирование аневризмы связанно с выраженным изменением геометрии ЛЖ, увеличением его объемов, массы миокарда, нарушением насосной функции. Аневризма в большинстве случаев развивается после обширного инфаркта миокарда, сопровождающегося некрозом мышечной ткани и замещением ее рубцовой. Особо выделяют аневризму межжелудочковой перегородки, при которой происходят важные гемодинамические изменения не только в ЛЖ, но и в правом желудочке (ПЖ) сердца, поскольку его полость частично заполняет выпирающая в него аневризма. В большинстве случаев данная патология требует незамедлительной хирургической коррекции с реконструкций ЛЖ, а также реваскуляции миокарда [3, 4]. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Построение моделей желудочков сердца осуществлялось по данным компьютерной томографии с использованием программного пакета 3D Slicer и системы автоматизированного проектирования SolidWorks. Данные компьютерной томографии были предоставлены Клиникой аортальной и сердечно-сосудистой хирургии ГБОУ ВПО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России». В результате были построены модели желудочков сердца человека и соответствующие им объемы крови (рис. 1).   
Рис. 1. Этапы построения моделей желудочков сердца человека Численный эксперимент был проведен в расчетном комплексе Ansys Multiphysics, который позволяет решать широкий класс задач механики сплошной среды, используя метод конечных элементов. В качестве граничных условий предполагалось, что узлы, принадлежащие элементам зоны клапанного аппарата, жестко закреплены, т.е. наложено ограничение по степеням свободы. На стенке желудочков ставилось условие равенства скоростей частиц жидкости, прилегающих к соответствующим частицам стенки. Кровь предполагалась однородной, несжимаемой и ньютоновской жидкостью с заданными плотностью  кг/м3 и динамической вязкостью  Па∙с. Материал стенок предполагался нелинейным гиперупругим. Был проведен анализ моделей материала стенки, соответствующей графикам зависимости напряжение-деформация, полученных в процессе натурных экспериментов. В результате при численном эксперименте нами была использована 3-х параметрическая модель Mooney-Rivlin, с определенными константами  Па,  Па,  Па. Граничные и начальные условия были наложены исходя из клинической картины и были определены с использованием данных магнито-резонансной и компьютерной томографий и ультразвукового исследования.
Численный анализ моделей желудочков проведен по фазам сердечного цикла (СЦ). При анализе диастолической фазы СЦ на внутренние поверхности ЛЖ и ПЖ было наложено давление. При проведении численного анализа систолической фазы СЦ на внешнюю поверхность моделей желудочков были наложены перемещения, а на жидкость, на выходе в сосуды, задавалось давление функцией по времени. РЕЗУЛЬТАТЫ Были рассмотрены три модели желудочков сердца: в норме, при ишемии и наличии постинфарктной аневризмы межжелудочковой перегородки. Результаты конечно-элементного моделирования желудочков сердца были проанализированы с точки зрения определения влияния гемодинамических усилий на образование и разрыв постинфарктных аневризм. Стоит отметить, что при планировании хирургического лечения практикующих специалистов интересует анализ кровотока, и поэтому особое внимание было уделено оценке конечно-диастолического объема и фракции выброса желудочков сердца при различных патологических состояниях межжелудочковой перегородки. Фракции выброса (ФВ) желудочков сердца показывает, какая часть конечно-диастолического объема крови выбрасывается из желудочков во время систолы в аорту. Расчет фракции выброса осуществляется по формуле:  ,
где УО – ударный объем (количество крови, выбрасываемой желудочком в аорту при каждом сокращении), КДО – конечно-диастолический объем крови. При ишемии межжелудочковой перегородки не выявлены явные гемодинамические изменения по сравнению с нормой, поскольку давление со стороны правого желудочка компенсирует давление потока в ЛЖ. Анализ напряженно-деформированного состояния показал, что минимальные значения эквивалентных напряжений наблюдаются в зоне ишемии, высокие - на границе патологической зоны с миокардом в норме. В модели желудочков сердца при наличии диффузной аневризмы межжелудочковой перегородки высокие значения модуля вектора перемещения и эквивалентных напряжений стенки достигаются на границе образования аневризмы, что может привести к увеличению ее объема и изменению формы. При рассмотрении модели с мешковидной аневризмой наблюдается истончение стенки в устьи аневризмы, что может приводить, по медицинской статистике, к разрыву стенки в данной области [1, 4]. Выявлено, увеличение конечно-диастолического объема ЛЖ, и прямо пропорциональное уменьшение данного показателя в ПЖ, поскольку его полость частично заполнила выпирающая в него аневризма. Фракция выброса желудочков не превосходит 60% от нормы для ПЖ, и 57% для ЛЖ. График зависимости изменения объема крови, изгоняемого ЛЖ в аорту, при наличии аневризматического мешка межжедудочковой перегородки в сравнении с нормой, представлен на рисунке 2. 
Рис. 2. График изменения объема крови, изгоняемой ЛЖ в аорту, в норме (––) и при наличии аневризматического мешка МЖП диффузного (––) и мешковидного (––) типов
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №14-01-31383-мол_а. Литература
жүктеу/скачать 461 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|