ISSN 2713-2927 · EISSN 2713-265X
Языки: ru · en

СИБИРСКИЙ ЖУРНАЛ КЛИНИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

Численная модель образования аневризмы сосудистого протеза (2024)

Исследование с помощью численного моделирования биомеханики имплантируемых медицинских изделий для сердечно-сосудистой хирургии является ценным инструментом для понимания глубинных механизмов клинических осложнений, возникающих при их применении.

Цель: описание и результаты применения численного метода моделирования аневризматического выбухания стенки сосудистого протеза на основе имитации деградации ее механических свойств.

Материал и методы: Моделирование осуществляли на примере трехмерной компьютерной модели, полученной путем высокоточного томографического сканирования участка сосудистого биопротеза «КемАнгиоПротез» (ЗАО «НеоКор», Россия). На основе полученной 3D-модели путем подключения специализированного скрипта в среде Abaqus/CAE (Dassault systemes, США) имитировали падение модуля упругости (от 100 до 10%) при возникновении запороговых напряжений в материале с накоплением пластической деформации.

Результаты. В ходе приложения 150 условных циклов давления показано, что модель реализует заложенный
функционал и вызывает выбухание сосудистой стенки до 0,7 мм в радиальном направлении при значительной
деградации механических свойств (на 90% относительно исходного модуля упругости) в результате длительного
воздействия давлением. Пластическая деформация составила максимально 0,55%.
Заключение. Исследованный в настоящей работе метод моделирования деградации свойств сосудистой стенки про-
демонстрировал возможность качественной и количественной оценки областей патологического аневризмообразова-
ния численными инструментами. Метод позволяет визуализировать участки выбухания и способен стать ценным ин-
струментом для дополнения существующих подходов к исследованию сосудистых протезов, особенно биологического
происхождения.

Using numerical modeling to study biomechanics of implantable devices for cardiovascular healthcare can help specialists understand underlying mechanisms of clinical complications caused by these devices.

Aim: To describe the results of numerical modeling of aneurysm formation in vascular grafts based on the simulation of degradation of their mechanical properties.

Material and Methods: The simulation was carried out using a three-dimensional computer model obtained by high-resolution computed tomography of the vascular graft “KemAngioProtez” (CJSC “NeoKor”, Russia). Using the 3D model obtained with a specialized script in the Abaqus/CAE environment (Dassault systems, USA), we have simulated the decrease in the elastic modulus (from 100 to 10%) with post-threshold stresses in the material and the accumulation of plastic strain.

Results: Undergoing 150 loading cycles, the vascular wall in the model swelled up to 0.7 mm in the radial direction, and its mechanical properties degraded significantly (by 90% compared to baseline) due to prolonged pressure exposure. The value of maximum plastic deformation was 0.55%.

Conclusion: Numerical modeling of graft mechanical properties degradation can assist in qualitative and quantitative assessment of the areas of aneurysm formation. The method makes it possible to visualize the swelling areas and can be used as a valuable tool to complement the existing approaches to studying vascular grafts, and biografts in particular.

Тип: Статья
Автор (ы): Клышников Кирилл Юрьевич
Соавтор (ы): Овчаренко Евгений Андреевич, Глушкова Татьяна Владимировна, Онищенко Павел Сергеевич, Резвова Мария Александровна, Костюнин Александр Евгеньевич, Акентьева Татьяна Николаевна, Согоян Нерсес Корюнович, Барбараш Леонид Семенович
Ключевые фразы: метод конечных элементов, сосудистый протез, аневризмати- ческое выбухание

Идентификаторы и классификаторы

УДК
616.1. Заболевания сердечно-сосудистой системы и крови в целом
Текстовый фрагмент статьи