1, 1
1 Тамбовский государственный технический университет
E-mail: sergej. *****@***com
Введение. Одним из наиболее перспективных средств лечения церебральных аневризм является установка потоконаправляющих стентов. Потоконаправляющие стенты впервые были применены в клинической практике в 2007 году и показали свою эффективность при лечении сложных видов церебральных аневризм [1-2]. Однако в ряде случаем не удается достигнуть желаемого эффекта от установки стента, что приводит к дальнейшему росту и разрыву аневризмы. Таким образом, прогнозирование гемодинамических изменений в области церебральной аневризмы после установки потоконаправляющих стентов является актуальной задачей.
Методы. В качестве модельного примера рассмотрена аневризма левой внутренней сонной артерии. Для оценки изменения гемодинамических характеристик в области церебральной артерии была построена геометрическая модель потоконаправляющего стента, которая была виртуально имплантирована в модель аневризмы (рис. 1).
Для описания движения крови в области церебральной аневризмы, были использованы уравнения Навье-Стокса:
| (1) |
div u = 0, | (2) |
где u – скорость крови, м/с; с – плотность крови, кг/м3; н – кинематическая вязкость крови, м2/с; P – давление, Па.
В качестве граничных условий использовались экспериментально определенные значения скорости крови во входном сегменте родительской артерии и выходного давления. Моделировался период времени равный 5 сердечным циклам.
| Рис. 1. Индивидуальная геометрическая модель аневризмы внутренней сонной артерии с установленным потоконаправляющим стентом |
Результаты. Уравнения (1)-(2) были решены для оценки предоперационного и послеоперационного состояния гемодинамики. Расчет уравнений осуществлялся с помощью высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютере «Ломоносов» НИВЦ МГУ им. Ломоносова [3].
На рис. 2 представлены распределения скорости крови в поперечном сечении аневризмы до и после установки потоконаправляющего стента. До установки стента (рис. 2а), области с наибольшей скоростью крови располагались у левой верхней границы аневризмы и у нижней границы. В центре аневризмы наблюдалась область низких скоростей, со средней скоростью тока крови порядка 0,1 м/с. Средняя скорость в центральном сечении аневризмы до установки потоконаправляющего стента равнялась 0,2051 м/с. Также для предоперационного состояния характерно присутствие завихрения в области аневризмы, что является нарушением физиологически нормального тока крови и может приводить впоследствии к тромбообразованию.
| |
а) | б) |
Рис. 2. Сравнение скорости крови в центральном сечении церебральной аневризмы до (а) и после установки потоконаправляющего стента (б) |
Установка потоконаправляющего стента в аневризму вызвала значительные изменения гемодинамических характеристик (рис. 3б). После установки потоконаправляющего стента был восстановлен нормальный ток крови вдоль родительского сосуда. Завихрение тока крови в мешочке аневризмы не наблюдалось. Основной объем крови проходит по потоконаправляющему стенту со средней скоростью 0,584 м/с. Область высоких скоростей крови наблюдается лишь вблизи границ стента. В то время как часть потока крови, которому удалось пройти сквозь ячейки потоконаправляющего стента, имеет низкую среднюю скорость порядка 0,0615 м/с. Благодаря использованию потоконаправляющего стента удалось снизить скорость крови в аневризме в 3,335 раза по сравнению с исходным состоянием.
Заключение. Установка стента позволила снизить скорость крови в мешочке аневризмы и направить поток крови вдоль родительской артерии. Полученные данные могут быть использованы для поддержки принятия врачебных решений при оценке эффективности стентирования и выборе модели потоконаправляющего стента.
Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда (проект № 16-15-10327). Работа выполнена с использованием ресурсов суперкомпьютерного комплекса МГУ имени .
Библиографический список
Lubicz B., Collignon L., Raphaeli G. et. al. Flow-diverter stent for the endovascular treatment of intracranial aneurysms: a prospective study in 29 patients with 34 aneurysms // Stroke. 2010. Vol.41(10). P.2247-2253. Giacomini L., Piske R. L., Baccin C. E. et. al. Neurovascular reconstruction with flow diverter stents for the treatment of 87 intracranial aneurysms: Clinical results // Interv. Neuroradiol. 2015. Vol.21(3). P.292-299. Воеводин Вл. В., , и др. Практика суперкомпьютера "Ломоносов" // Открытые системы. - Москва: Издательский дом "Открытые системы". 2012. №7. С.36-39
Сведения об авторах
– д. т.н., профессор, заведующий кафедрой «Биомедицинская техника» ФГБОУ ВО «ТГТУ», г
–м. н.с. управления фундаментальных и прикладных исследований ФГБОУ ВО «ТГТУ» , г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)
