Исследование Пермского Политеха поможет в оценке операций по замене сердечных клапанов
По данным Всемирной организации здравоохранения, каждый год в мире погибает около 18 миллионов человек от сердечно-сосудистых заболеваний. Эта цифра продолжает расти. Более 15 процентов взрослого населения в возрасте от 70 лет страдают аортальным стенозом, из-за которого сужается устье аорты клапана, что не дает нормальному течению крови в сердце. И ежегодно в мире проводится более 275 тысяч реконструктивных операций по его замене. Стандартной практикой является установка механического импланта, однако это влечет пожизненный прием препаратов. Решение проблем видится в методике, предложенной в 2014 году японским хирургом Озаки, где клапаны изготавливаются из собственной сердечной ткани пациента (перикарда). Долгосрочных результатов о том, как использование такого метода скажется в будущем, ещё нет. Также осталась проблема в выборе оптимального размера створки, которые подбираются для каждого человека индивидуально. Исследователи Пермского Политеха разработали математическую модель, которая поможет врачам при операции по замене сердечных клапанов спрогнозировать ее последствия.
«В этой работе мы провели комплексный анализ движения крови в аортальном клапане в норме, при патологии и после операции Озаки. В дальнейшем, в планах разработка модели, которая в перспективе поможет определить самый оптимальный вариант замены аортального клапана из всех возможных вариаций протезирования», — рассказал профессор кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» Пермского Политеха, доктор физико-математических наук Алексей Кучумов.
Статья с результатами исследования опубликована в международном журнале Mathematics. В работе также принимали сотрудники пермского Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии имени С. Г. Суханова.
Створки аортального клапана во время сердечного цикла открываются от течения крови через них и закрываются из-за ее оттока. Открытие и закрытие с механической точки зрения — это деформация. Чтобы описать зависимость этой механики от нагрузки со стороны течения крови, и понять, почему при стенозе устье аорты сужается, ученые рассмотрели поведение створок при трех различных условиях: в нормальном состоянии, при патологии (аортальном стенозе) и после операции Озаки, когда повреждённый клапан изготавливается из собственной сердечной ткани пациента. С помощью материальных моделей удалось рассчитать механику створок для каждого отдельного случая. После этого исследователям удалось объединить полученные результаты в единую математическую модель.
«Мы создали математическую модель, которая даёт более полную картину, как работает сердечный клапан. Благодаря этому мы сможем прогнозировать появление неблагоприятных последствий будущем. Это значительно упростит задачу врачам при выборе метода операции», — сообщает аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Никита Пиль.
Описание физиологических процессов, установление новых зависимостей и лучшее понимание их биомеханики может дать мощный толчок к созданию программного обеспечения для помощи принятия решений хирургам при проведении операций, а также прогнозированию последствий.
«Моделирование физиологии человека и развитие персонализированных подходов позволит повысить качество лечения и проведения операций благодаря учету индивидуальных параметров пациента», — пояснил сердечно-сосудистый хирург Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии имени С. Г. Суханова, доктор медицинских наук Бакытбек Кадыралиев.
Кроме того, полученные результаты могут помочь при создании отечественных искусственных клапанов. На основе математической модели можно оптимизировать конструкцию устройства с целью улучшения его эксплуатационных характеристик. Учёные считают изучения свойств аортального клапана перспективным, поэтому планируют продолжить свои исследования в этом направлении.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно