Метод неразрушающего анализа протезов клапанов сердца на основе КТ-данных

Актуальность. Биопротезы клапанов сердца широко применяются в хирургическом лечении приобретенных пороков клапанов сердца, однако их основным недостатком остается развивающаяся структурная дисфункция, требующая замены до 50 % имплантатов спустя 10–15 лет. Для анализа причин дисфункции необходимы современные методы диагностики. Один из наиболее перспективных методов — компьютерная томография (КТ) с последующей трехмерной реконструкцией DICOM-изображений, позволяющая детально визуализировать весь протез целиком, а не только его отдельные фрагменты. Цель. Разработать метод неразрушающего анализа кальцификации биологических протезов клапанов сердца на основании данных компьютерной томографии. Материалы и методы. Были изучены два отечественных биопротеза «ЮниЛайн» со сходными сроками эксплуатации (4 года 6 месяцев и 5 лет 9 месяцев), но различной степенью кальцификации. Оба протеза были подвергнуты сканированию на клиническом томографе LightSpeed CT. Полученные DICOM-изображения обработаны специально созданными алгоритмами для построения трехмерных моделей и расчета объема кальцификатов. Результаты. Первый протез, эксплантированный ранее (через 4 года 6 месяцев), оказался значительно сильнее кальцинирован. Его общий объем кальцификации вместе с металлическим каркасом составил 129,53 мм³. Во втором образце (эксплуатация 5 лет 9 месяцев) был зафиксирован меньший объем кальцификации — 68,95 мм³ (объем самого каркаса), что подтверждает минимальную степень отложения кальция. Заключение. Разработанный метод КТ-анализа доказал свою эффективность для проведения неразрушающих исследований структурных изменений биопротезов. Тем не менее, существуют определенные ограничения, обусловленные разрешающей способностью аппаратуры и сложностью дифференцировки металлических компонентов от кальциевых отложений. Данный подход нуждается в дальнейшем совершенствовании, однако уже сейчас представляет собой ценный инструмент для объективной оценки состояния имплантированных устройств.

1. Бокерия Л. А., Милиевская Е. Б., Прянишников В. В. и др. Сердечно-сосудистая хирургия–2021. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. М.: НМИЦ ССХ им. А. Н. Бакулева; 2022. 344 с.

2. Костюнин А. Е., Овчаренко Е. А., Клышников К. Ю. Современное понимание механизмов структурной дегенерации биопротезов клапанов сердца. Российский кардиологический журнал. 2018;(11):145– 152. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2018-11-145-152

3. Foroutan F, Guyatt GH, O’Brien K, et al. Prognosis after surgical replacement with a bioprosthetic aortic valve in patients with severe symptomatic aortic stenosis: systematic review of observational studies. BMJ. 2016;354:9. https://doi.org/10.1136/bmj.i5065

4. Одаренко Ю. Н., Рутковская Н. В., Рогулина Н. В. и др. Анализ 23-летнего опыта использования ксеноаортальных эпоксиобработанных биопротезов в хирургии митральных пороков сердца. Исследование факторов реципиента с позиций влияния на развитие кальциевой дегенерации. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015;4:17–25

5. Рогулина Н. В., Одаренко Ю. Н., Журавлева И. Ю. и др. Отдаленные результаты применения механических и биологических протезов у пациентов различных возрастов. Медицина и образование в Сибири. 2014;3:47.

6. Тимченко Т. П. Бисфосфонаты как потенциальные ингибиторы кальцификации биопротезов клапанов сердца. Современные технологии в медицине. 2022;14(2):68–79.

7. Miclăuş T, Valla V, Koukoura A, et al. Impact of design on medical device safety. Ther Innov Regul Sci. 2020;54(4):839–849. https://doi.org/10.1007/s43441-019-00022-4

8. Joung Y-H. Development of implantable medical devices: from an engineering perspective. Int Neurourol J. 2013;17(3):98. https://doi.org/10.5213/inj.2013.17.3.98

9. Барбараш Л. С., Рогулина Н. В., Рутковская Н. В. и др. Механизмы развития дисфункций биологических протезов клапанов сердца. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2018;7(2):10–24. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2018-7-2-10-24

10. Барбараш Л. С., Борисов В. В., Рутковская Н. В. и др. Клинико-морфологическое исследование причин дисфункций эпоксиобработанных ксеноаортальных биопротезов в митральной позиции. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2014;7(4):84–86.

11. Karakoyun S, Ozan Gürsoy M, Yesin M, et al. Histopathological and immunohistochemical evaluation of pannus tissue in patients with prosthetic valve dysfunction. J Heart Valve Dis. 2016;25(1):104– 111.

12. Ljungberg J, Janiec M, Bergdahl IA, et al. Proteomic biomarkers for incident aortic stenosis requiring valvular replacement. Circulation. 2018;138(6):590–599. https://doi.org/10.1161/circulationaha.117.030414

13. Клышников К. Ю., Овчаренко Е. А., Глушкова Т. В. и др. Метод неинвазивной оценки структуры биопротеза клапана сердца. Сибирский научный медицинский журнал. 2022;42(4):87–95. https://doi.org/10.18699/SSMJ20220408

14. Hamdi SE, Delisée C, Malvestio J, et al. X-ray computed microtomography and 2D image analysis for morphological characterization of short lignocellulosic fibers raw materials: A benchmark survey. Compos Part A Appl Sci Manuf. 2015;76:1–9. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.04.019

15. Markl D, Zeitler JA, Rasch C, et al. Analysis of 3D prints by X-ray computed microtomography and terahertz pulsed imaging.Pharm Res. 2017;34(5):1037– 1052. https://doi.org/10.1007/s11095-016-2083-1

16. Lin E, Alessio A. What are the basic concepts of temporal, contrast, and spatial resolution in cardiac CT? J Cardiovasc Comput Tomogr. 2009;3(6):403– 408. https://doi.org/10.1016/j.jcct.2009.07.003

17. Velho TR, Pereira RM, Fernandes F, et al. Bioprosthetic aortic valve degeneration: a review from a basic science perspective. Brazilian J Cardiovasc Surg. 2022;37(2):239–250. https://doi.org/10.21470/1678-9741-2020-0635

18. Адилова Л. Р., Адамян Л. В., Ляшко Е. С. и др. Исходы беременности и родов у женщин с механическими протезами клапанов сердца. Российский медицинский журнал. 2015;21(3):30–35.

19. Панкратова О. А., Шумовец В. В., Панкратов А. В. и др. Механические клапаны сердца и беременность. Медицинские новости. 2018; 284(5):15–17.

20. Адилова Л. Р., Адамян Л. В., Шифман Е. М. и др. Современные взгляды на течение беременности у женщин с протезированными клапанами сердца. Проблемы репродукции. 2014;2:84–89.