Трехмерная модель поможет спрогнозировать рецидивы ишемии сердца после установки стента
Российские ученые совместно с зарубежными коллегами смоделировали процесс сужения артерий сердца после установки стента — цилиндрического каркаса, задача которого — поддерживать нужный диаметр сосудов. Такое послеоперационное осложнение опасно тем, что может стать причиной ишемии или инфаркта миокарда. Авторы выяснили, что основную роль в его развитии играют скорость кровотока и время регенерации выстилки сосуда. Полученные данные помогут разработать стенты оптимальной формы, а также предложить методы профилактики, которые снизят частоту подобных осложнений.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of the Royal Society Interface. Ишемическая болезнь сердца — недуг, при котором миокард, или сердечная мышца, нуждается в большем количестве кислорода, чем поступает с кровью. Болезнь возникает из-за того, что на стенках коронарных артерий, оплетающих сердце, формируются бляшки, которые сужают их просвет и уменьшают кровоток.
Для терапии чаще всего в место сужения устанавливают стент — своего рода каркас, который помогает восстановить прежний диаметр сосуда. Однако такое искусственное расширение может повредить стенку артерии, вызвать воспаление и разрастание ткани, а это повторно сузит просвет. Это осложнение называют рестенозом стента.
Кроме клинических исследований и экспериментов на модельных животных, для изучения механизмов рестеноза может использоваться компьютерное моделирование. Одной из распространенных является мультимасштабная модель рестеноза, а также ее двумерная версия. Модель состоит из трех подмоделей, которые имитируют стентирование и последующее сужение артерии. Она позволяет исследовать и анализировать процесс и выявлять его причины, но, в то же время, происходящее в сердце оказывается гораздо сложнее, а потому точность может быть недостаточной.
Ученые из Национального центра когнитивных исследований Университета ИТМО (Санкт-Петербург) и Амстердамского университета (Нидерланды) создали трехмерную вычислительную модель, которая воспроизводит сужение артерии после установки стента. В отличие от двумерной версии трехмерная моделирует патологию точнее. Она включила в себя три подмодели.
Первая имитировала расширение артерии баллоном, которое осуществляют перед введением стента, а также саму установку конструкции; вторая воспроизводила биологическое и физическое состояние каждой клетки сосуда в месте установки стента; третья рассчитала то, как течет кровь. Авторы исследовали четыре параметра, которые потенциально могли вызывать сужение артерий: время регенерации внутренней поверхности сосуда, максимальное механическое напряжение, которое способны выдерживать клетки стенок, скорость кровотока и количество пор в эндотелии, выстилающем артерии изнутри.
На ранних этапах причиной развития патологии оказалось большое количество пор на внутренней поверхности артериальной стенки, то есть чем проще клеткам было попасть из внутренних слоев стенки сосуда в его просвет, тем сильнее сужение.
На поздних и клинически значимых стадиях определяющими факторами стали время восстановления функции клеток поверхности сосуда и скорость кровотока, которая оказывала механическое воздействие на неизбежно повреждаемый при операции сосуд. Быстрое течение крови приводит к тому, что клетки выстилки сосуда начинают выделять вещества, которые подавляют клеточный рост, а вот при медленном кровотоке этого не происходило, клеточная масса продолжала расти, и артерия сужалась.
«Наш проект посвящен оценке неопределенности модели. Это необходимо для доверия к модели и в перспективе для возможности ее применения при разработке новых стентов. В дальнейшем мы хотим провести всесторонние исследования, чтобы ее можно было сертифицировать и применять в клинической практике.
Конечная цель проекта — довести модель до такого состояния, когда ее можно будет задействовать непосредственно в расчетах рисков развития рестеноза для конкретного стента. Следующий шаг на пути к этому — валидация модели на клинических данных, над чем мы сейчас и работаем», — рассказал один из авторов Павел Зун, научный сотрудник Национального центра когнитивных разработок Университета ИТМО.
Telegram 
Дзен 
VK Биологи создали роботизированную модель гремучей змеи и доказали, что ее трещотка выполняет функцию отпугивающего сигнала. Эксперименты в зоопарке показали, что животные, чьи ареалы в дикой природе пересекаются с местами обитания этих рептилий, испытывают перед звуком трещотки генетически заложенный страх.
Ученые попытались оценить правдоподобность смелой версии о происхождении жизни на Земле: она утверждает, что первые организмы были занесены на нее с соседней планеты. Как выяснилось, подобный сценарий не противоречит ни законам физики, ни всему тому, что известно биологам.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
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