Гидродинамическая эффективность композитного протеза клапана сердца

Целью исследования стала гидродинамическая оценка эффективности работы протезов клапанов сердца, изготовленных из ксеноперикарда, защищенного поливиниловым спиртом.

Материалы и методы. Для исследования были изготовлены экспериментальные протезы на основе модели биопротеза «ЮниЛайн». Ксеноперикард, использованный для створок, был модифицирован поливиниловым спиртом для улучшения его стойкости к биологическим и механическим воздействиям. Гидродинамические испытания проводили на стенде Pulse Duplicator, который моделирует функцию «левого сердца». Оценивали ключевые параметры работы протеза: средний транспротезный градиент, эффективная площадь отверстия, запирающий объем и объем регургитации. В качестве контроля использовали немодифицированные протезы аналогичного размера.

Результаты. Гидродинамические испытания показали, что экспериментальные протезы демонстрируют увеличение среднего транспротезного градиента до 6,59 мм рт. ст. (по сравнению с 5,29 мм рт. ст. у контрольной группы) и уменьшение эффективной площади отверстия до 1,52 см² (в контрольной группе – 1,69 см²). Объем регургитации также увеличился до 23,3 мл/цикл, что выше показателя контроля в 12,2 мл/цикл. Несмотря на это, все показатели остаются в пределах допустимых значений, установленных ГОСТом.

Заключение. Использование поливинилового спирта для защиты ксеноперикарда демонстрирует потенциальные преимущества в повышении стойкости материала к биологическим воздействиям, однако сопровождается некоторым ухудшением гидродинамических характеристик протеза. Тем не менее показатели эффективности остаются в пределах нормативов, что открывает возможности для дальнейшего совершенствования технологии. Дальнейшая трансляция технологии в клиническую практику требует корректировки характеристик материала для улучшения функциональных показателей протеза.

1. Virani S.S., Alonso A., Benjamin E.J., Bittencourt M.S., Callaway C.W., Carson A.P. et al. Heart Disease and stroke statistics-2020 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 2020;141(9):e139–e596. DOI: 10.1161/CIR.0000000000000757.

2. Бокерия Л.А., Милиевская Е.Б., Прянишников В.В., Юрлов И.А. Сердечно-сосудистая хирургия-2022. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева, 2023.

3. Алекян Б.Г., Григорьян А.М., Стаферов А.В., Карапетян Н.Г. Рентгенэндоваскулярная диагностика и лечение заболеваний сердца и сосудов в Российской Федерации – 2021 год. Эндоваскулярная хирургия. 2022;9:1–254. DOI: 10.24183/2409-4080-2022-9S.

4. Oveissi F., Naficy S., Lee A., Winlaw D.S., Dehghani F. Materials and manufacturing perspectives in engineering heart valves: a review. Mater. Today Bio. 2020;5:100038. DOI: 10.1016/j.mtbio.2019.100038.

5. Mohammadi H., Mequanint K. Prosthetic aortic heart valves: Modeling and design. Med. Eng. Phys. 2011;33(2):131–147. DOI: 10.1016/j.medengphy.2010.09.017.

6. Барбараш Л.С., Журавлева И.Ю. Эволюция биопротезов клапанов сердца: достижения и проблемы двух десятилетий. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2012;1:4–11.

7. Глушкова Т.В., Костюнин А.Е. Структура кальцификатов в биопротезах клапанов сердца, консервированных диглицидиловым эфиром этиленгликоля. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2021;10(2):16–24. DOI: 10.17802/2306-1278-2021-10-2-16-24.

8. Rotman O.M., Kovarovic B., Chiu W.-C., Bianchi M., Marom G., Slepian M.J. et al. Novel Polymeric Valve for Transcatheter Aortic Valve Replacement Applications: In Vitro Hemodynamic Study. Ann. Biomed. Eng. 2019;47(1):113–125. DOI: 10.1007/s10439-018-02119-7.

9. Motta S.E., Falk V., Hoerstrup S.P., Emmert M.Y. Polymeric valves appearing on the transcatheter horizon. Eur. J. Cardio-Thoracic Surg. 2021;59(5):1057–1058. DOI: 10.1093/ejcts/ezab089.

10. Singh S.K., Kachel M., Castillero E., Xue Y., Kalfa D., Ferrari G. et al. Polymeric prosthetic heart valves: A review of current technologies and future directions. Front. Cardiovasc. Med. 2023;10. DOI: 10.3389/fcvm.2023.1137827.

11. Claiborne T.E., Xenos M., Sheriff J., Chiu W.-C., Soares J., Alemu Y. et al. Toward optimization of a novel trileaflet polymeric prosthetic heart valve via device thrombogenicity emulation. ASAIO J. 2013;59(3):275–283. DOI: 10.1097/MAT.0b013e31828e4d80.

12. De Gaetano F., Bagnoli P., Zaffora A., Pandolfi A., Serrani M., Bruberrt J. et al. A newly developed tri-leaflet polymeric heart valve prosthesis. J. Mech. Med. Biol. 2015;15(02):1540009. DOI: 10.1142/S0219519415400096.

13. Stasiak J.R., Serrani M., Biral E., Taylor J.V., Zaman A.G., Jones S. et al. Design, development, testing at ISO standards and: In vivo feasibility study of a novel polymeric heart valve prosthesis. Biomater. Sci. 2020;8(16):4467–4480. DOI: 10.1039/d0bm00412j.

14. Бондаренко Н.А., Суровцева М.А., Лыков А.П., Ким И.И., Журавлева И.Ю., Повещенко О.В. Цитотоксичность ксеногенного перикарда, консервированного эпоксидными соединениями в качестве сшивающих агентов. Современные технологии в медицине. 2021;13(4):27. DOI: 10.17691/stm2021.13.4.03.

15. Тимченко Т.П. Бисфосфонаты как потенциальные ингибиторы кальцификации биопротезов клапанов сердца. Современные технологии в медицине. 2022;14(2):68–79. DOI: 10.17691/stm2022.14.2.07.

16. Ovcharenko Е.А., Glushkova T.V., Shishkova D.K., Rezvova M.A., Velikanova E.A., Klyshnikov K.Y. et al. Anti-adhesive properties of epoxy-treated xenopericardium modified with polyvinyl alcohol: in vitro study of leukocyte ad hesion in the pulsatile flow model. Sovrem. Tehnol. Med 2024;16(2):40–46. DOI: 10.17691/stm2024.16.2.04.

17. Susin F.M., Bagno A., Gerosa G. Hydrodynamic performance of heart valve prostheses: Open discussion on European Committee for Standardization International Organization for Standardization standard 5840. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2010;139(5):1356–1357. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2010.01.025.

18. Козлов Б.Н., Петлин К.А., Пряхин А.С., Середкина Е.Б., Панфилов Д.С., Шипулин В.М. Непосредственные и отдаленные результаты применения биопротезов «ЮниЛайн» в аортальной позиции. Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2017;5(4(18)):37–42.

19. Караськов А.М., Железнев С.И., Рогулина Н.В., Сапегин А.В., Одаренко Ю.Н., Левадин Ю.В. и др. Отечественный биологический протез нового поколения «ЮниЛайн» в хирургии митрального порока: первый опыт. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2017;59(2):98–104. DOI: 10.24022/0236-2791-2017-59-2-98-104.

20. Студеникина Л.Н., Домарева С.Ю., Голенских Ю.Е., Матвеева А.В., Мельников А.А. Повышение прочности и водостойкости материалов на основе поливинилового спирта с помощью борной кислоты. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022;2(92):249–255. DOI: 10.20914/2310-12022022-2-249-255.