И.В. Хайдукова – аспирант, кафедра «Биомедицинские технические системы», МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: irina.khaydukova@mail.ru

Г.В. Саврасов – д.т.н., профессор, кафедра «Биомедицинские технические системы»,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: savrasov2000@mail.ru

Р.Р. Балохонов – д.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник, Институт физики прочности  и материаловедения СО РАН (г. Томск)

E-mail: rusy@ispms.ru

Постановка проблемы. После проведения стентирования рестеноз в стенте возникает в 1,9–29,3% случаев, однако минимально инвазивный способ его устранения, предусматривающий удаление патологической ткани, отсутствует.  Цель работы – исследование возможности применения ультразвуковой обработки для реканализации рестеноза с удалением неоинтимы, сужающей сосуд.

Результаты. Ввиду сложности получения образцов ткани с рестенозом в стенте, исследование проведено на конечноэлементной модели. Свойства предложенной модели включали параметры упругости и критерий разрушения на основе модели когезионной зоны. Когезионные элементы были расположены между каждым элементом неоинтимы, обеспечивая возможность моделирования разрушения на частицы минимального размера – дисперсии.

Для обработки неоинтимы была разработана ультразвуковая колебательная система с резонансной частотой 25 кГц. Возможность применения ультразвука для реканализации была исследована при помощи воздействия инструмента с торцевым рабочим окончанием на неоинтиму. Перемещение инструмента было задано двумя типами перемещения: линейное перемещение с наложением ультразвуковых колебаний и без них. Сравнение двух режимов показало разрушение патологической ткани только с использованием ультразвуковых колебаний. Более того, патологическая ткань разрушалась с образованием мелкодисперсных частиц, что необходимо для предотвращения сосудистой эмболизации. Без наложения ультразвуковых колебаний при продольном введении инструмента трещина образовывалась только внутри модели без реканализации сосуда. Диспергирования ткани также не было отмечено.

Практическая значимость. Полученные результаты продемонстрировали возможность ультразвуковой реканализации при рестенозе в стенте. Дальнейшая работа включает в себя валидацию предложенной конечно-элементной модели с применением физических моделей сосуда.

1. Herrington W. et al. Epidemiology of atherosclerosis and the potential to reduce the global burden of atherothrombotic disease // Circulation research. 2016. V. 118. № 4. P. 535–546.
2. Cardiovascular diseases statistics [Электронный ресурс] Eurostat. URL: https://ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/index.php-title=Cardiovascular_diseases_statistics#Deaths_from_cardiovascular_diseases (Дата обращения: 07.06.2019).
3. Hoffmann R., Mintz G. S. Coronary in-stent restenosis–predictors, treatment and prevention // European heart journal. 2000.  V. 21. №. 21. P. 1739–1749.
4. Feldman L. J. et al. Interleukin-10 inhibits intimal hyperplasia after angioplasty or stent implantation in hypercholesterolemic rabbits //Circulation. 2000. V. 101. № 8. P. 908–916.
5. Беленков Ю. Н. и др. Кардиология: Национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2008. P. 1232. 
6. Teirstein P. S. Drug-eluting stent restenosis: an uncommon yet pervasive problem. 2010. № 122. P. 5–7.
7. Kregting R. Cohesive zone models: towards a robust implementation of irreversible behavior // Philips Applied Technologies. 2005. P. 30.
8. Miao T. et al. A Comparative Study of Cohesive Zone Models for Predicting Delamination Behaviors of Arterial Wall // arXiv preprint arXiv:1806.05785. 2018.
9. Tissue properties. Density. [Электронный  ресурс]   IT'IS        Foundation.            URL:       https://itis.swiss/ virtual-population/tissue-properties/database/density/ (Дата обращения: 17.02.2019).
10. Carson M. W., Roach M. R. The strength of the aortic media and its role in the propagation of aortic dissection // Journal of biomechanics. 1990. V. 23. № 6. P. 579–588.
11. Leng X. et al. Modeling of experimental atherosclerotic plaque delamination // Annals of biomedical engineering. 2015. V. 43. № 12. P. 2838–2851.
12. Sommer G. et al. Dissection properties of the human aortic media: an experimental study //Journal of biomechanical engineering. 2008. V. 130. № 2. P. 021007.
13. Беликов Н.В. Биотехническая система для роботизированной малоинвазивной ультразвуковой ангиохирургии: Дисс. … канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2019. P. 184.
14. Ferrara A., Pandolfi A. Numerical modelling of fracture in human arteries // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 2008. V. 11. № 5. P. 553–567.
15. RiCoh Manual [Электронный ресурс] University of Latvia. Institute of polymer mechanics: http://galileo.pmi.lv/~tarasov/ricoh/index .html (Дата обращения: 24.05.2019).
16. Al-Budairi H.D. Design and analysis of ultrasonic horns operating in longitudinal and torsional vibration : PhD thesis. Glasgow: University of Glasgow. 2012. P. 156.
17. Лавриненков А.Д. Расчет амплитудно-частотных характеристик ультразвуковых преобразователей продольных и продольно-крутильных колебаний с помощью пакета Abaqus // Компьютерные исследования и моделирование. 2014. V. 6. № 6. P. 955–966.
18. Покровский А.В. Ультразвуковая ангиохирургия. Ярославль: ДиАр. 2004. P. 320.