CC BY
82
Анналы хирургии. 2016; 21 (6)
DOI 10.18821/1560-9502-2016-21-6-377-389
Оригинальная статья
Оригинальные статьи
© Коллектив авторов, 2016 УДК 616.126.52-089.843-77:611.1
Бокерия Л.А., Кикнадзе Г.И., Агафонов А.В., Кузнецов В.О., Жоржолиани Ш.Т., Крестинич И.М., Тетюхин Д.В., Калядин С.В., Городков А.Ю.
КОНЦЕПЦИЯ, РАЗРАБОТКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА «ТОРНАДО», ГИДРОДИНАМИЧЕСКИ СОВМЕСТИМОГО С ПОТОКОМ КРОВИ В АОРТЕ
ФГБУ «Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева (директор — академик РАН и РАМН Л.А. Бокерия) Минздрава России, Рублевское шоссе, 135, Москва, 121552, Российская Федерация
Цель. Разработка нового механического протеза аортального клапана сердца, который удовлетворяет условиям течения крови в просвете аортального клапана, не вызывая существенных искажений поля скоростей естественного аортального потока в норме.
Материал и методы. Структура потоков в сердце и аорте, которая представляет собой организованное закрученное течение, относящееся к классу самоорганизующихся смерчеобразных потоков, может быть количественно описана с помощью точных решений уравнений Навье—Стокса и неразрывности. Таким образом, по результатам морфометри-ческих измерений, проведенных по изображениям мультиспиральной компьютерной томографии левого желудочка сердца и восходящей аорты, а также на основании теории смерчеобразных потоков и точных решений были рассчитаны оптимальные параметры геометрической формы протеза аортального клапана, принципиально отличающие конструкцию протеза «Торнадо» от конструкции всех предыдущих моделей. Всего было изготовлено 4 макетных образца протеза «Торнадо» двух размеров — с посадочным диаметром 23 и 19 мм. В лабораториях НЦССХ им. А.Н. Бакулева проведены стандартные гидродинамические испытания, а также испытания на долговечность и в падающей смерчеобразной струе. В сравнительных испытаниях 5 основных конструкций механических протезов клапанов сердца одного посадочного размера, а также в хроническом эксперименте на животных доказаны преимущественные функциональные характеристики протеза «Торнадо».
Результаты. Протез имплантирован пациенту с критическим аортальным стенозом при двухстворчатом аортальном клапане. Срок наблюдения — 4 года.
Заключение. Протез аортального клапана «Торнадо» является первым механическим клапаном, который может быть рекомендован к клиническому применению с полной или частичной отменой антикоагулянтной терапии.
Ключевые слова: механический протез аортального клапана; смерчеобразный поток крови; гидродинамические испытания протезов клапанов сердца; испытания протезов клапанов сердца в эксперименте.
Для цитирования: Бокерия Л.А., Кикнадзе Г.И., Агафонов А.В., Кузнецов В.О., Жоржолиани Ш.Т., Крестинич И.М., Тетюхин Д.В., Калядин С.В., Городков А.Ю. Концепция, разработка и результаты испытаний механического протеза аортального клапана «Торнадо», гидродинамически совместимого с потоком крови в аорте. Анналы хирургии. 2016; 21 (6): 377—89. DOI: 10.18821/1560-9502-2016-21-6-377-389
Для корреспонденции: Городков Александр Юрьевич, доктор биол. наук, заведующий лабораторией моделирования и изучения патологии сердца и сосудов с оперблоком и виварием, E-mail: [email protected]
Boсkeria L.A., Kiknadze G.I., Agafonov A.V., Kuznetsov V.O., Zhorzholiani Sh.T., Krestinich I.M., Tetyukhin D.V., Kalyadin S.V., GorodkovA.Yu.
CONCEPT, DESIGN AND TESTING RESULTS OF MECHANICAL PROSTHETIC AORTIC VALVE TORNADO' HYDRODYNAMICALLY COMPATIBLE WITH BLOOD FLOW IN THE AORTA
A.N. Bakoulev Scientific Center for Cardiovascular Surgery, Rublevskoe shosse, 135, Moscow, 121552, Russian Federation
Objective. Development of new mechanical prosthetic aortic heart valve, which corresponds to the conditions of the blood flow in the lumen of the aortic valve without causing significant distortions of the velocity field of the normal aortic flow. Material and methods. For the first time a mechanical prosthetic aortic valve 'Tornado' was developed based on the concept of tornado-like structure of the blood flow in the heart and great vessels. Thanks to its special construction which was calculated on the basis of exact solution of the Navier—Stokes and the continuity equations for a class of self-organizing tornado-like flows of a viscous fluid, this prosthesis has a zero hydrodynamic resistance under the conditions of artificial tornado-like jet. There were manufactured 4 prototype prostheses 'Tornado' in two sizes — with a bore diameter of 23 and 19 mm. The advantageous
Original article
function of this prosthesis was proved under standard hydrodynamic testing, under the tornado-like jet conditions, and in 1-year-long animal implantation.
Results. The prosthesis was implanted in a patient with critical aortic stenosis. The follow-up period is over 4 years. Conclusion. The prosthetic aortic valve 'Tornado' is the first mechanical valve prosthesis, which can be recommended for clinical use with the complete or partial cancellation of anticoagulation.
Keywords: mechanical prosthetic aortic valve; tornado-like blood flow; hydrodynamic prosthetic heart valves testing; heart valve prostheses tested in animals.
For citation: Bockeria L.A., Kiknadze G.I., Agafonov A.V., Kuznetsov V.O., Zhorzholiani Sh.T, Krestinich I.M., Tetyukhin D.V., Kalyadin S.V., Gorodkov A.Yu. Concept, design and testing results of mechanical prosthetic aortic valve 'Tornado' hydrodynamically compatible with blood flow in the aorta. Annaly Khirurgii (Annals of Surgery, Russian journal). 2016; 21 (6): 377—89 (in Russ.). DOI: 10.18821/1560-9502-2016-21-6-377-389
For correspondence: Gorodkov Aleksandr Yur'evich, Dr of Biol. Sci., Chief of the Laboratory of Modeling and Study of Heart and Vessels Pathology with the Operating Room and Vivarium, E-mail: [email protected]
Information about authors:
Bockeria L.A., http://orcid.org/0000-0002-6180-2619 Gorodkov A.Yu, http://orcid.org/0000-0001-5597-4820
Acknowledgments. The study was supported by the Russian
Science Foundation (project no. 16-15-00109) Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Recieved 02 September 2016 Accepted 07 September 2016
Введение
Несмотря на появление на рынке имплантатов для сердечно-сосудистой хирургии новых типов протезов клапанов сердца и существенное расширение возможностей выбора подходящего протеза, группа пациентов, которым может быть установлен только механический протез клапана, остается достаточно многочисленной.
Первые разработчики основывались на эмпирически сформулированных требованиях к конструкции протеза аортального клапана: а) выполнение запирательной функции; б) нахождение в окружении сложно организованных анатомических структур в месте имплантации; в) бесперебойная работа в течение 10—20 лет. По мере нарастания опыта клинического применения и развития мероприятий по предотвращению возможных клапан-зависимых осложнений появлялись новые требования. Разработчики стали уменьшать габариты протезов, повышать их долговечность, снижать гидродинамическое сопротивление и т. д. [1—3].
Справедливости ради стоит сказать, что основные осложнения, встречавшиеся 50 лет назад при имплантации первых механических протезов, не исключены и сегодня. Уровень жизни пациентов остается существенно ограниченным за счет необходимости пожизненного приема антикоагулянтов. Сохраняется высокий риск тромбоэмбо-лий, патологических изменений в местах соприкосновения протеза с окружающими тканями и т. д. [4]. Тем не менее, несмотря на возрастающую популярность биологических и транскатетерных моделей протезов клапанов сердца, позволяющих частично преодолеть возникающие проблемы,
продолжается имплантация механических протезов, которые обладают рядом преимуществ, главным из которых является их долговечность [5]. При этом, несмотря на очевидный прогресс в эволюции конструкций механических протезов как с точки зрения материалов, так и с точки зрения конструктивных решений, совокупность осложнений осталась прежней.
Чтобы охватить в самых общих чертах историю развития конструирования механических протезов, можно обозначить три основных этапа: 1) шаровые протезы, широко использовавшиеся в 1960-е и в начале 1970-х гг.; 2) дисковые протезы — с начала 1970-х гг. и до конца 1880-х гг.; 3) двухстворчатые протезы, применяемые с конца 1980-х гг. по настоящее время [1—3]. Все эти протезы имплантируются по жизненным показаниям, поэтому уровень качества жизни при их использовании не является первостепенной задачей. Имплантация протезов проводится на терминальных фазах дисфункции собственного клапанного аппарата сердца, и даже частичное восстановление функции является спасительным для пациента. Однако все механические протезы обладают существенными ограничениями функциональности на месте естественного клапана сердца, поскольку создают существенно большее гидродинамическое сопротивление, чем естественный клапан. Это связано с тем, что в просвете протеза всегда расположены подвижные запирательные элементы клапана. В результате на створках и обтекаемой части корпуса возникают значительные сдвиговые напряжения, зоны отрыва пограничного слоя, что приводит к травме и активации компонентов крови и эндотелиального слоя, являющихся пусковым механизмом тромбообразования [4].
Этим же объясняется вынужденное ограничение контингента больных, которым можно имплантировать механический протез. Известно, что имплантация таких клапанов противопоказана детям, женщинам в репродуктивном возрасте, пациентам с нарушениями свертываемости крови и др. [2, 4].
Качественным шагом вперед стало изобретение трехстворчатого механического протеза, обеспечивающего центральный поток крови [6—13]. Стандартные гидродинамические испытания клапанов этого класса выявили их преимущества по показателям эффективной площади проходного сечения и сопротивления, однако полностью проблема осталась не решенной, поскольку эмпирически разработанная модель не была адаптирована к естественным условиям течения крови, сопротивление на клапане оставалось существенным [6, 8, 12]. Это отчасти показали и первые результаты клинических испытаний — часть пациентов были реоперированы.
Таким образом, предшествующий опыт разработок и использования механических протезов клапанов сердца показал, что имплантация механического клапана, являясь часто единственным способом спасения жизни пациента, обладает некоторыми имманентными недостатками, влияющими на качество жизни после операции. Причем паллиативные изменения конструкции в рамках существующей парадигмы (запирание, импланта-бельность и биосовместимость материалов) не приведут к качественному улучшению функциональных характеристик протеза.
Поэтому необходима разработка принципиально нового подхода к конструированию импланта-тов, контактирующих с потоком крови, в частности механических протезов клапанов сердца. Данный подход состоит в использовании смерчевых технологий и расчета параметров конструкции на основании анализа физиологически адекватного потока крови в месте позиционирования имплан-тата. Это позволит сохранить гидродинамическую структуру потока крови, исключить риск возникновения застойных зон или зон отрыва пограничного слоя, а следовательно, минимизирует повреждающее воздействие избыточных сдвиговых напряжений на биологические ткани и кровь, находящиеся вблизи имплантата.
Целью проведенной опытно-конструкторской работы являлась разработка такого механического протеза аортального клапана сердца, который бы в наибольшей степени удовлетворял условиям течения крови в просвете аортального клапана, не вызывая существенных искажений поля скоростей естественного аортального потока в норме.
Материал и методы
К сожалению, условия течения крови в сердце и аорте до сих пор являются дискуссионной пробле-
Оригинальная статья
мой, и общепринятого мнения в физиологии кровообращения по этому поводу нет. Большинство классических монографий трактуют поток как ламинарный или переходный между ламинарным и турбулентным [14, 15]. В связи с этим и все испытания протезов клапанов сердца проводятся в условиях турбулентного потока [7—10, 16].
Обширный экспериментальный материал, известные морфометрические исследования и научные разработки, проведенные в НЦССХ им. А.Н. Бакулева, доказали, что в действительности поток в сердце и аорте представляет собой структурно организованное закрученное течение, относящееся к классу самоорганизующихся смерчеобразных потоков. Структура таких потоков может быть количественно описана с помощью точных решений уравнений Навье—Стокса и неразрывности, опубликованных еще в 1986 г. [17]. Данные решения описывают течение, аналогичное течению крови, в цилиндрической системе координат и однозначно определяют связь между геометрической конфигурацией проточного канала и полем скоростей потока. Решения предусматривают, что потоки этого класса во многом повторяют свойства идеальной жидкости, в которой отсутствуют как взаимодействия между движущимися элементами жидкой среды, так и взаимодействие со стенкой проточного канала за счет специально организованного трехмерного подвижного пограничного слоя [18]. В работах Л.А. Бокерия и др. [19, 20] доказано, что в естественных условиях динамическая геометрическая конфигурация проточного канала сердца и магистральных артерий с высокой точностью соответствует направлениям линий тока смерчеобразного течения.
Потоки этого класса отличаются высокой стабильностью в силу инерционности вращения жидкой среды вокруг оси потока, поэтому любое препятствие, расположенное поперек спирально ориентированных линий тока, способно существенно исказить или полностью разрушить смерчеобраз-ную структуру потока. Еще одной характерной особенностью таких потоков, важной для конструирования протеза клапана сердца, является условие сходимости потока по определенному закону, вытекающему из точных решений [18, 21].
Таким образом, точные решения дают ключ к аналитическому расчету оптимальных характеристик нового протеза аортального клапана.
Нестационарный пульсирующий режим течения крови требует динамической адаптации границ проточного канала, то есть оптимальный режим течения возможен только при условии подвижности этих границ. Это условие невозможно выполнить в жесткой конструкции механического аортального клапана. Однако, если обтекаемые поверхности клапана привести в соответствие со структурой потока в момент наибольшей скорости
Original article
течения, можно минимизировать наиболее опасные повреждающие воздействия на поток, приводящие к отрыву пограничного слоя и возникновению значительных сдвиговых напряжений при максимальных значениях скорости в просвете клапана.
Описание разработанной модели
По результатам морфометрических измерений, проведенных по изображениям мультиспиральной компьютерной томографии левого желудочка сердца и восходящей аорты, а также на основании теории смерчеобразных потоков и точных решений [19, 20], были рассчитаны оптимальные параметры геометрической формы протеза аортального клапана, принципиально отличающие конструкцию протеза «Торнадо» от конструкции всех предыдущих моделей1.
Основным требованием к проточному отделу клапана является отсутствие каких-либо элементов, нарушающих структуру закрученного течения крови, поэтому створки клапана размещены таким образом, что ни один из крепежных или ограничительных элементов конструкции не выступает в просвет клапана (рис. 1). При этом три створки расположены таким образом, что их внутренняя поверхность в открытом положении обеспечивает непрерывность всей обтекаемой внутренней поверхности вместе с корпусом и представляет собой объемное тело в виде конфузора (рис. 2), диаметр входа (Dra) которого больше диаметра выхода фвых).
Эта поверхность описывается уравнением гиперболы:
a2 b2 c2 1 a b
где x, y и z — координаты декартовой системы координат, a, b и c — произвольные константы, получаемые из точных решений.
Продольно-радиальный профиль этой поверхности соответствует направлениям проекций линий тока смерчеобразного течения и удовлетворяет условию zr2 = Cons при таком рассчитанном положении точки z = 0, что оно соответствует формированию смерчеобразной струи в начале систолы левого желудочка. Таким образом, геометрия проточной части протеза «Торнадо» соответствует размеру и структуре потока крови, попадающего из левого желудочка в аорту в пике изгнания, когда скорость потока максимальна.
При конструировании внешней поверхности клапана, обращенной к аорте в закрытом состоянии (рис. 3), также была учтена смерчевая природа потока крови. Ведь вращение струи в аорте
Рис. 1. Проточный канал протеза клапана сердца «Торнадо»
* Z \
\
\
Рис. 2. Геометрия внутренней обтекаемой поверхности разработанного протеза клапана сердца «Торнадо»
Зона шарнира
Вогнутая
обтекаемая
поверхность
портальный трехстворчатый протез клапана сердца. Патент РФ № 152665 (2014 г.).
Рис. 3. Корпус протеза клапана сердца «Торнадо»
2
2
2
не останавливается после закрытия аортального клапана в силу инерционности движения в азимутальном направлении. Это вращение струи требует присутствия определенных гидродинамических структур, обеспечивающих сопряжение вращающегося столба жидкости и основания аорты. В норме эти структуры формируются в синусах Вальсаль-вы, в полости которых возникают три противонаправленных вихря, служащих основанием для массы крови, продолжающей вращательное движение в аорте [22]. Эти же вихревые образования дают начало закрученному потоку в начальных сегментах коронарных артерий. В клапане «Торнадо» предусмотрены три вогнутые обтекаемые поверхности, повторяющие конфигурацию и кривизну синусов Вальсальвы, состоящие из полуповерхностей пары соседних створок и элемента корпуса, ориентированного напротив каждого синуса (рис. 4). Кривизна и глубина этих поверхностей соответствуют размерам, снятым со слепков корня аорты, и ограничены особенностями конструкции, связанными с необходимостью сопряжения кривизны внутренней и внешней поверхностей створок.
При этом шарнирные узлы (см. рис. 3), в которых осуществляется поворот створки, расположены напротив естественных комиссур анатомического клапана и не создают препятствия вихревому движению в полости синуса. В то же время шарнир створки открыт и омывается вторичными струями, которые обеспечивают сшивку вихревых структур в синусах с основным потоком в аорте, сохраняющим вращательное движение.
Корпус клапана выполнен из титана и служит для крепления створок и позиционирования клапана по глубине фиброзного кольца. Обтекаемая внутренняя поверхность корпуса является частью проточной поверхности клапана в открытом состоянии и обеспечивает сходимость потока в соответ-
Рис. 4. Схема аортального синуса с установленным протезом клапана сердца «Торнадо»
Оригинальная статья
ствии с точными решениями. Наружная поверхность покрыта манжетой из полиэфирной ткани. В верхней части корпус содержит три выступа, нижняя поверхность которых опирается на нижнюю поверхность синусов Вальсальвы, однозначно определяя ориентацию клапана в просвете аорты и глубину его посадки на фиброзном кольце аортального клапана. Верхняя поверхность этих выступов является частью обтекаемой поверхности клапана в закрытом состоянии.
Наличие выступов также предотвращает прорастание паннуса со стороны пришивной манжеты клапана и таким образом исключает риск блокировки створки разрастающейся соединительной тканью.
Изготовление макетных образцов
Разработка конструкторской документации и изготовление макетных образцов клапана «Торнадо» были осуществлены на московском предприятии ООО «КонМет», специализирующемся на изготовлении высокопрецизионных имплантатов для травматологии, нейрохирургии и стоматологии. Следует отметить значительные технологические затруднения, связанные с обработкой сложных криволинейных поверхностей элементов клапана, изготавливаемых из пиролитического углерода — материала, требующего специальных технологических подходов. Всего было изготовлено 4 макетных образца протеза «Торнадо» двух размеров — с посадочным диаметром 23 и 19 мм.
Стандартные гидродинамические испытания клапана
Испытания проводили на стендах лаборатории моделирования и изучения патологии сердца и сосудов НЦССХ им. А.Н. Бакулева. Стенды аттестованы в Ростесте и соответствуют ГОСТу 26997-2003. Испытания проводили в условиях стационарного и пульсирующего потоков. В качестве рабочей жидкости использовали воду. Условия испытаний соответствовали ГОСТу 26997-2003. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.
Было проведено сравнительное испытание протезов клапанов сердца одного посадочного
Таблица 1
Результаты сравнительных стендовых испытаний протезов аортального клапана в стационарном потоке
Модель Эффективное отверстие, мм2 Утечки, л/мин при 120 мм рт. ст.
«Торнадо» (023) 340 1,0
«Роскардикс» (0 25) 310 1,2
«НеоКор» (0 26) 230 0,1
«КорБит» (0 25) 305 1,0
«МедИнж» (0 25) 290 >>1,0
«ЛИКС» (0 30) 310 0,6
ГОСТ 26997-2003 - <1,8
Original article
Таблица 2
Результаты сравнительных стендовых испытаний протезов аортального клапана в пульсирующем потоке
Модель Ударный объем, мл/уд Обратный переток, мл/уд Функциональная характеристика (визуально)
«^рнадо» (023) 108 4,7 удовл.
«МИКС» (0 23) 100 2,5 удовл.
«Трикардикс» (0 23) 75 4,5 удовл..
«КорБит» (0 25) 105 2,5 удовл.
«Роскардикс» (0 25) 85 4,5 удовл.
«НеоКор» (0 25) 102 2,5 удовл.
«МедИнж» (0 25) 96 5,5 удовл.
ГОСТ 26997-2003 >70 <10 -
размера: трехстворчатого клапана «Торнадо», двухстворчатого клапана «Роскардикс», биологического протеза клапана сердца «НеоКор», трехстворчатого клапана «КорБит», двухстворчатого клапана «МедИнж» и дискового протеза «ЛИКС».
Испытания на долговечность
Клапан «Торнадо» проверили на стенде ускоренных испытаний в испытательной лаборатории имплантатов для сердечно-сосудистой хирургии НЦССХ им. А.Н. Бакулева. Наработка составила 400 000 000 циклов, что соответствует 10 годам функционирования в организме пациента, и не вызвала повреждений или износа подвижных час-
Верхний подающий резервуар
а
Нижний принимающий резервуар
тей клапана, способных создать риск нарушения его целостности или функции. Трущиеся поверхности исследовали при 40-кратном увеличении.
Испытания клапана в падающей смерчеобразной струе
Тип течения рабочей жидкости в значительной степени влияет на гидродинамические характеристики испытуемого механического протеза клапана сердца. Так, Л.А. Бокерия и др. [23] опубликовали данные о том, что установка крыльчатки с наклонными лопастями в проточный канал стенда для испытаний в стационарном потоке приводит к несистематическому изменению измеряемых функциональных свойств клапанов различной конструкции по сравнению с результатами испытаний в прямом потоке.
Поэтому задачей исследований на данном этапе являлось конструирование стенда, в котором было бы возможным генерирование стационарной смерчеобразной струи с заданными характеристиками, близкими к условиям течения на выходе из левого желудочка сердца.
Стенд представляет собой два резервуара (подающий и принимающий), расположенные друг над другом (рис. 5, а). Вода свободно вытекает из верхнего подающего резервуара. Клапан помещают со-осно со струей, формируемой на его выходном патрубке. Патрубок (рис. 5, б, в) выполнен в виде конфузорного канала, профиль которого рассчитан в соответствии с точными решениями [17].
в
Рис. 5. Стенд для испытаний протезов клапанов сердца в стационарном смерче-образном потоке:
а — общий вид; б — конфузорный канал; в — крепление конфузора на дне верхнего подающего резервуара
Оригинальная статья
а
б
Рис. 6. «Стеклянная» струя на выходе из конфузорного канала без клапана (а) и струя на выходе из прямой трубы такого же сечения (б)
Истекающая из подающего резервуара вода в конфузорном канале самоорганизуется в смерче-образную струю. Процесс самоорганизации происходит в соответствии с теми же механизмами, которые описаны для левого желудочка сердца. Эта струя отличается от турбулентной отсутствием поверхностных возмущений, «стеклянной» прозрачностью, что свидетельствует о когерентности линий тока. В месте падения струи в принимающем резервуаре не возникает возмущений, хотя закрутка струи заметна по вращению жидкости в принимающем резервуаре. Визуальные характеристики смерчеобразной струи существенно отличаются от струи, формируемой при использовании прямого канала в виде трубы того же сечения и длины (рис. 6).
При тестировании стенда было установлено, что время истечения заданного объема жидкости через конфузорный канал достоверно меньше времени истечения того же объема через прямой канал (рис. 7).
Было проведено сравнительное испытание 5 основных конструкций механических протезов клапанов сердца одного посадочного размера: шарового клапана «АКЧ», дискового клапана «МИКС», двухстворчатого клапана «МедИнж», трехстворчатого клапана «КорБит» и трехстворчатого клапана «Торнадо». Результаты испытаний представлены на рисунках 8, 9 ив таблице 3. В таблице приведены описания вариантов обтекания механических протезов различных конструкций.
Для количественного определения степени воздействия конструкции клапана на параметры вытекающей жидкости измеряли время истечения одного и того же объема воды из верхнего резервуара в нижний.
При проведении эксперимента из верхнего резервуара в нижний пропускалось 190 л воды, при этом напорное давление изменялось от 80 до 5 мм вод. ст. На рисунке 10 представлены данные по времени истечения воды из верхнего резервуара через различные конструкции протезов клапанов сердца.
Как видно из представленных данных, скорость течения потока через клапан «Торнадо» совпадает со скоростью течения через свободный конфузор-ный канал, что указывает на отсутствие дополнительного гидродинамического сопротивления, которое мог бы создать этот клапан. Все остальные конструкции в той или иной мере создают дополнительное сопротивление вытекающей струе.
Было проведено аналогичное исследование взаимодействия незакрученного турбулентного потока с тем же набором протезов клапанов. Для проведения эксперимента вместо конфузора на выходе из верхнего резервуара была установлена цилиндрическая насадка диаметром, равным диаметру выходного отверстия конфузора, и длиной более 5 диаметров. Результаты представлены на рисунке 11.
В ходе проведения данного эксперимента было обнаружено, что при установке клапана «Торнадо» сопротивление истечению не просто не увеличивается, а достоверно значительно уменьшается, что видно из представленных данных. Все остальные испытанные модели в той или иной мере оказывали сопротивление потоку. Таким образом, клапан «Торнадо» не только поддерживает смерчеобраз-
200-
150
100
50-
170
102
Прямой канал
Конфузорный канал
Рис. 7. Время истечения равного объема жидкости при самоорганизации смерчеобразной струи в конфузорном канале и турбулентной струе в прямом канале такого же сечения
0
Original article
в
г
Рис. 8. Разрушение смерчеобразной струи при обтекании механических протезов аортального клапана:
а — шаровой клапан «АКЧ»; б — дисковый клапан «МИКС»; в — двухстворчатый клапан «МедИнж»; г — трехстворчатый клапан «КорБит»
Предложенная методика позволяет оценить поведение клапана в условиях падающей незатоплен-ной смерчеобразной струи. Известно, что в сердце и главных сосудах речь всегда идет о затопленной струе. Однако, если учесть, что смерчеобразная струя в соответствии с точными решениями имеет четкие границы, обусловленные направлениями линий тока, а вторичные течения, сопровождающие эволюцию этой струи, также являются закрученными в противоположную сторону, то есть эти струи физически разделены, данная методика имеет право на существование и может рассматриваться в качестве способа оценки гидродинамической совместимости устройств, контактирующих с потоком крови.
Доклинические испытания клапана в хроническом эксперименте на свинье
Был проведен хронический эксперимент на свинье. Клапан имплантировали в аортальную позицию по стандартной методике, освоенной в лаборатории моделирования патологии кровообращения.
Операцию выполняли в условиях интубацион-ного наркоза, искусственного кровообращения (ИК), гипотермии и фармакохолодовой кардио-плегии (кустодиол). Доступ к сердцу осуществляли через левостороннюю боковую торакотомию в третьем межреберье. Данный доступ выбран в связи с тем, что сердце свиньи ротировано вправо и при срединном доступе восходящая аорта полностью прикрыта легочным стволом. Подключение искусственного кровообращения также имело свои осо-
Рис. 9. Сохранение структуры смерчеобразной струи на выходе из конфузорного канала с установленным клапаном «Торнадо»
ную структуру потока, но и вызывает частичную самоорганизацию смерчевой струи в турбулентном потоке благодаря специальной конфигурации внутреннего обтекаемого канала, что приводит к снижению общего сопротивления канала с установленным клапаном. Это говорит о возможности снижения сопротивления потока крови при имплантации протеза «Торнадо» в аортальную позицию на выходе из левого желудочка с грубо измененной геометрией, не способного обеспечить самоорганизацию смерчеобразного потока.
Представленные данные однозначно свидетельствуют о практически полной сохранности структуры струи за клапаном «Торнадо», что доказывает его гидродинамическую совместимость со смерче-образной струей, соответствующей по своей структуре потоку крови в сердце и аорте.
а
Анналы хирургии. 2016; 21 (6)
DOI 10.18821/1560-9502-2016-21-6-377-389
Оригинальная статья Таблица 3
Схемы обтекания механических протезов аортального клапана, установленных в падающей смерчеобразной струе
Тип клапана
Шаровой «АКЧ-23»
Дисковый «МИКС-23»
Двухстворчатый «МедИнж»
Трехстворчатый «КорБит»
Биопротез на каркасе «БиоЛАБ»
«Торнадо»
Фронтальный вид
Описание обтекания
Полное разрушение закрученного потока, в зоне под шаром возвратные потоки и нарушение целостности струи
Полное разрушение закрученного потока, наблюдается прилипание струи к поверхности диска (эффект Коанда [24]), общий поток смещается в сторону наклона створки, в зоне нижнего среза корпуса наблюдается типичное сжатие струи
Полное разрушение закрученного потока, наблюдается прилипание струи к поверхности створок (эффект Коанда), между створками — разрыв потока, общий поток смещается в сторону наклона створок, в зоне нижнего среза корпуса — типичное сжатие струи
Полное разрушение закрученного потока, прилипание струи к поверхности створок (эффект Коанда), в зоне шарниров — возвратные течения и дробление потока, между створками — прорывные течения, расходящиеся конусом, в зоне нижнего среза корпуса — типичное сжатие струи
Полное разрушение закрученного потока, прилипание струи к поверхности створок (эффект Коанда), в зоне нижнего среза протеза — типичное сжатие струи, характерное для конической насадки
Сохранение структуры смерчеобразной струи за счет того, что геометрия внутренней поверхности клапана является продолжением поверхности конфузорного канала
бенности. В связи с тем что восходящая аорта у свиньи короткая, операционное поле после ка-нюляции и пережатия восходящей аорты значительно ограничено. Поэтому артериальную магистраль подключали через правую сонную артерию. Венозную магистраль подключали через раздельную канюляцию полых вен. В остальном схема подключения искусственного кровообращения не отличалась от таковой у человека. Проводили ИК с гипотермией до 30 °С. После пережатия восходящей аорты в корень аорты вводили кардиопле-гический раствор кустодиол.
Подшивание протеза выполняли по стандартной методике отдельными узловыми швами. После
ушивания аорты, профилактики воздушной и материальной эмболии, согревания сердечную деятельность восстанавливали разрядом дефибриллятора. Для стабилизации гемодинамики в период выхода из ИК проводили инфузию терапевтических доз кардиотоников. Для нейтрализации гепарина применяли протамина сульфат.
Экстубацию животного выполняли на операционном столе. Животное перевели в виварий сразу после пробуждения от наркоза. В течение первых 10 сут назначили антибиотики, на 2-е сутки после операции — варфарин с подбором дозы под контролем МНО. Функцию протеза оценивали с помощью эхокардиографии (ЭхоКГ) (рис. 12).
Original 200 -180 -160 -
о
of 140-
s
ш 120 -| 100« 80® 60-CQ
40 -20 -0 -
article
102
so?
173
102
167
121
182
171
A**
гР
<s*
Рис. 10. Время истечения 190 л воды из верхнего резервуара через свободный конфузорный канал (конфузор) и конфу-зорный канал, содержащий протезы аортального клапана («Торнадо», «МИКС», «МедИнж», «КорБит», шаровой «АКЧ», биопротез «БиоЛАБ»)
250
200 -
о
сс
s
I а> 150 -
т
ш
о
^ f 100 -
S
а>
CP
m 50 -
170
122
208
175
190
192
До^
199
Рис. 11. Время истечения 190 л воды из верхнего резервуара через свободный прямой канал (труба) и прямой канал, содержащий протезы аортального клапана («Торнадо», «МИКС», «МедИнж», «КорБит», шаровой «АКЧ», биопротез «БиоЛАБ»)
0
Рис. 12. Эхокардиограмма протеза «Торнадо» в аортальной позиции в хроническом эксперименте на свинье (срок 2,5 мес)
Таблица 4
Динамика состояния экспериментального животного после имплантации механического протеза «Торнадо» в аортальную позицию (операция выполнена 21.10)
Показатель 30.10 07.11 21.11 19.12 15.01
Пиковый градиент, мм рт. ст. 24 18,5 24 34 46
Средний градиент, мм рт. ст. 13 11 12 15 20
Масса тела, кг 43 52 65 73 83
У животного с имплантированным протезом «Торнадо» послеоперационный период протекал гладко. Состояние животного удовлетворительное. Аускультативно функция протеза без особенностей. Данные ЭхоКГ в динамике представлены в таблице 4.
В динамике отмечены стабильные показатели гемодинамики и функции протеза. МНО в период назначения варфарина поддерживали на уровне 2,0-2,5.
Отмечено повышение пикового и среднего градиентов на протезе, которое, по-видимому, связано с увеличением массы тела животного (до операции — 45 кг, к 10-му месяцу — 110 кг).
Через 2,5 мес животному отменен варфарин и назначен аспирин в дозе 200 мг/сут. Самочувствие животного не изменилось, по данным ЭхоКГ, функция протеза не изменилась.
В течение последующих 9,5 мес животное не получало лекарственных препаратов. Самочувствие удовлетворительное. По данным ЭхоКГ, нарушений функции протеза нет, показатели пикового и среднего градиентов стабильны.
Животное с имплантированным клапаном «Торнадо» выведено из эксперимента через 1 год после операции в связи с окончанием периода наблюдения.
На аутопсии: выраженная гипертрофия миокарда (рис. 13, а, б). Протез — без признаков тромбоза, движения запирателей в полном объеме, нарастания паннуса нет (рис. 13, в).
Результаты Клинические испытания клапана
Пациент М., 47 лет, диагноз: критический аортальный стеноз при двухстворчатом аортальном клапане.
Оперирован 30.08.2012 г. Обследован в марте и сентябре 2013 г., в апреле и ноябре 2014 г., в декабре 2015 г. и июле 2016 г. (без динамики).
Конечный диастолический объем — 154 мл, конечный систолический объем — 84 мл, фракция выброса — 45%.
Срок наблюдения — 4 года (рис. 14, 15).
Рис. 14. Пациент М. через 2 года после операции по замене аортального клапана механическим протезом «Торнадо»
Оригинальная статья
Рис. 13. Результаты аутопсии свиньи с имплантированным клапаном «Торнадо»:
а — общий вид сердца; б — гипертрофия миокарда вследствие «перероста» животного с имплантированным клапаном «Торнадо» с посадочным диаметром 19 мм (вес свиньи увеличился в 4 раза); в — поверхность корня аорты, свободная от тромбоза и разрастания соединительной ткани, отсутствие тромботических отложений на шарнирах клапана
Обсуждение
Накопленный опыт клапанного протезирования доказал, что замена пораженного клапана сердца — эффективный и подчас единственный способ спасения жизни пациента. Однако достигнутые успехи в области клапанного протезирования и многообразие используемых конструкций механических протезов ставят исследователей перед необходимостью выбора протеза, в наибольшей степени соответствующего условиям функционирования. До сих пор при выборе протеза специалисты оперировали терминами «анатомическая совместимость», «биологическая совместимость» и «гемосовместимость». Мы настаиваем на необходимости введения понятия «гидродинамическая совместимость» для протезов, функционирующих в потоке крови.
Рис. 15. Результаты эхокардиографического обследования пациента М. через 1 год после имплантации клапана «Торнадо»
Original article
При этом принципиально иное значение приобретает и термин «анатомическая совместимость», поскольку реальная анатомия проточных каналов сердца и магистральных сосудов напрямую связана с гидродинамической структурой потока, протекающего по этим каналам. В связи с этим может быть сформулирована основная претензия к механическому протезу, которая заключается в невозможности воспроизвести в конструкции динамические особенности анатомического проточного канала, обеспечивающие взаимную адаптацию пульсирующего потока крови и геометрической конфигурации просветной части выводного тракта левого желудочка, створок и заклапан-ного пространства аорты.
Существующие представления о потоке крови не позволяли учитывать его структуру при выборе механического протеза клапана. Поэтому гидродинамические исследования и испытания протезов клапанов сердца носили эмпирический характер и не соотносились с реальными количественными критериями, характеризующими поток крови в человеческом организме. Установленный факт, что поток крови относится к классу самоорганизующихся смерчеобразных течений и может быть количественно охарактеризован с помощью точных решений нестационарных уравнений гидродинамики для таких потоков, позволяет создать конструкцию протеза, не конфликтующую с потоком крови, снижая активацию системы свертывания и других систем, связанных с движением крови.
Такой подход позволил разработать принципиально новую конструкцию, показавшую превосходные характеристики как при стандартных испытаниях (соответствующих требованиям стандартов), так и при специальных испытаниях, в которых оценивали взаимодействие нового клапана с модельной смерчеобразной струей. Тот факт, что клапан «Торнадо» улучшил условия течения в турбулентном потоке, говорит о том, что он может применяться в случаях, когда механизм генерации смерчеобразной струи в полости левого желудочка заведомо нарушен, например при двухклапанном протезировании. Использование клапана «Торнадо» позволит существенно сократить или вовсе отказаться от пожизненной антикоагулянтной терапии, неизбежной при применении механических протезов других конструкций и значительно снижающей уровень жизни пациентов после клапанного протезирования.
Заключение
Разработанный новый трехстворчатый механический протез аортального клапана сердца «Торнадо» превосходит существующие модели протезов клапанов сердца по гидродинамическим и имплан-тационным характеристикам и является первым ме-
ханическим клапаном, который может быть рекомендован к клиническому применению с полной или частичной отменой антикоагулянтной терапии.
9) °иЖ,4€Л
Решением Международного Жюри награждается
ЗОЛОТОЙ МЕДАЛЬЮ
«Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева» Министерства здравоохранения Российской Федерации за разработку «Трехстворчатый полнопроточный механический ПРОТЕЗ АОРТАЛЬНОГО КЛАПАНА СЕРДЦА «ТОРНАДО» (БокерияЛ.А., Агафонов A.B., Кикнадзе Г.И., Колядин C.B., Городков А.Ю.)
Разработка была удостоена золотой медали в номинации «Медицина» на крупнейшем представительном мировом форуме — XIX Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2016», который впервые состоялся в 1998 г. и с тех пор проводится ежегодно.
Финансирование. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда (проект № 16-15-00109).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литература
1. Bloomfield P. Choice of heart valve prosthesis. Heart. 2002; 87 (6): 583-9.
2. Warnes C.A., Williams R.G., Bashore T.M., Child J.S., Connolly H.M., Dearani J.A. et al. ACC/AHA 2008 guidelines for the management of adults with congenital heart disease: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. J. Am. Coll. Cardiol. 2008; 52 (23): e143-263.
3. Yoganathan A.P. Cardiac valve prostheses. In: Bronzino J.D. (ed.) The biomedical engineering handbook. 2nd edn. Boca Raton: CrC Press; 2000: 127.1-8.
4. Groves P. Surgery of valve disease: late results and late complications. Heart. 2001; 86 (6): 715-21.
5. Salinas P., Moreno R., Lopez-Sendon J.L. Transcatheter aortic valve implantation: current status and future perspectives. World J. Cardiol. 2011; 3 (6): 177-85.
6. Lapeyre D.M., Frazier O.H., Conger J.L., Macris M.P., Perrier P., Reul H. et al. In vivo evaluation of a trileaflet mechanical heart valve. ASAIO J. 1994; 40 (3): M707-13.
7. Li C.P., Chen S.F., Lo C.W., Lu P.C. Turbulence characteristics downstream of a new trileaflet mechanical heart valve. ASAIO J. 2011; 57 (3): 188-96.
8. Lu P.C., Liu J.S., Huang R.H., Lo C.W., Lai H.C., Hwang N.H. The closing behavior of mechanical aortic heart valve prostheses. ASAIO J. 2004; 50 (4): 294-300.
9. Liu J.C., Lu P.C., Lo C.W., Lai H.C., Hwang N.H.C. An experimental study of steady flow patterns of a new trileaflet mechanical aortic valve. ASAIO J. 2005; 51 (4): 336-41.
10. Lentell J.C., Pehrsson S.K., Rau G., Reul H. In vitro flow dynamics of a new mechanical cardiac valve prosthesis — 'Tricusp'. Scand. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1996; 30 (3—4): 117—23.
11. Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Фадеев А.А., Махачев О.А., Ба-зарсадаева Т.С., Косарева Т.И. и др. Замена аортального клапана механическим полнопроточным протезом «КорБит»: оценка его функциональной эффективности. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2012; 13 (2): 57—64.
12. Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Фадеев А.А., Махачев О.А., Косарева Т.И., Аверина И.И. Оценка конструктивного стеноза механических клапанов сердца у взрослых в аортальной позиции: преимущество полнопроточного протеза клапана сердца. Вестник РАМН. 2013; 3 (68): 51—8.
13. Иванов В.А., Кеворкова Р.А., Самков А.В., Подчасов Д.А. Новое поколение искусственных механических клапанов сердца — трехстворчатый протез Трикардикс. Среднеотдален-ные результаты протезирования. Вестник научно-технического развития. 2013; 8 (72): 12—21.
14. Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов. М.: Мир; 1983.
15. Nichols W.W., O'Rourke M.F., Vlachopoulos C. McDonalds's blood flow in arteries: theoretical, experimental and clinical principles. 6th edn. CRC Press Taylor & Francis Group; 2011.
16. Бушмарин О.Н., Юхнев А.Д., Орловский П.И., Гаврилен-ков В.И. К истории исследования искусственных клапанов сердца на кафедре гидроаэродинамики. Научно-технические ведомости СПбГТУ. 2004; 2 (36): 21—32.
17. Kiknadze G.I., Krasnov Yu.K Evolution of a spout-like flow of aviscous fluid. Sov. Phys. Dokl. 1986; 31 (10): 799—801.
18. Kiknadze G.I., Gachechiladze I.A., Gorodkov A.Yu. Self-organization of tornado-like jets in flows of gases and liquids and the technologies utilizing this phenomenon. In: Proceedings of 2009 ASME Summer Heat Transfer Conference. July 19—23, 2009. Westin St. Francis, San Francisco, California, USA. DOI: 10.1115/ HT2009-88644.
19. Bockeria L.A., Kiknadze G.I., Gachechiladze I.A., Gabidullina R.F., Makarenko V.N., Gorodkov A.Yu. Analysis of structure of intraventricular blood flow based on studies of architectonics of trabecular layer in left ventricle. Cardiometry. 2013; 3: 5—30.
20. Талыгин Е.А., Зазыбо Н.А., Жоржолиани Ш.Т., Крести-нич И.М., Миронов А.А., Кикнадзе Г.И. и др. Количественная оценка состояния внутрисердечного потока крови по динамической анатомии левого желудочка сердца на основании точных решений нестационарных уравнений гидродинамики для класса смерчеобразных потоков вязкой жидкости. Успехи физиологических наук. 2016; 47 (1): 48—68.
21. Bockeria L.A., Kiknadze G.I., Agafonov A.V., Gachechiladze I.A., Gorodkov A.Yu. Application of tornado-flow fundamental hydrody-namic theory to the study of blood flow in the heart and main vessels: design of new implantable and accessory devices for cardiovascular surgery. In: Proceedings of the ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE 2012. November 9—15, 2012, Houston, Texas, USA. DOI: 10.1115/ IMECE2012-87403.
22. Городков А.Ю. Количественный анализ структурной организации пульсирующего потока крови в левом желудочке сердца и аорте. Дис. ... д-ра биол. наук. М.; 2004.
23. Бокерия Л.А., Кикнадзе Г.И., Городков А.Ю., Николаев Д.А., Фадеев А.А. Физическое моделирование закрученного потока для испытания протезов для сердечно-сосудистой хирургии. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. Сердечно-сосудистые заболевания. 2008; 9 (S3): 32.
24. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. М.: Наука; 1979.
References
1. Bloomfield P. Choice of heart valve prosthesis. Heart. 2002; 87 (6): 583—9.
2. Warnes C.A., Williams R.G., Bashore T.M., Child J.S., Connolly H.M., Dearani J.A. et al. ACC/AHA 2008 guidelines for the management of adults with congenital heart disease: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. J. Am. Coll. Cardiol. 2008; 52 (23): e143—263.
3. Yoganathan A.P. Cardiac valve prostheses. In: Bronzino J.D. (ed.) The biomedical engineering handbook. 2nd edn. Boca Raton: CRC Press; 2000: 127.1—8.
4. Groves P. Surgery of valve disease: late results and late complications. Heart. 2001; 86 (6): 715—21.
5. Salinas P., Moreno R., Lopez-Sendon J.L. Transcatheter aortic valve implantation: current status and future perspectives. World J. Cardiol. 2011; 3 (6): 177—85.
Оригинальная статья
6. Lapeyre D.M., Frazier O.H., Conger J.L., Macris M.P., Perrier P., Reul H. et al. In vivo evaluation of a trileaflet mechanical heart valve. ASAIO J. 1994; 40 (3): M707-13.
7. Li C.P., Chen S.F., Lo C.W., Lu P.C. Turbulence characteristics downstream of a new trileaflet mechanical heart valve. ASAIO J. 2011; 57 (3): 188-96.
8. Lu P.C., Liu J.S., Huang R.H., Lo C.W., Lai H.C., Hwang N.H. The closing behavior of mechanical aortic heart valve prostheses. ASAIO J. 2004; 50 (4): 294-300.
9. Liu J.C., Lu P.C., Lo C.W., Lai H.C., Hwang N.H.C. An experimental study of steady flow patterns of a new trileaflet mechanical aortic valve. ASAIO J. 2005; 51 (4): 336-41.
10. Lentell J.C., Pehrsson S.K., Rau G., Reul H. In vitro flow dynamics of a new mechanical cardiac valve prosthesis - 'Tricusp'. Scand. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1996; 30 (3-4): 117-23.
11. Bockeria L.A., Bockeria O.L., Fadeev A.A., Makhachev O.A., Bazarsadaeva T.S., Kosareva T.I. et al. Aortic valve replacement with mechanical prosthesis full-flow 'Korbit': evaluation of its functional efficiency. Byulleten' Nauchnogo Tsentra Serdechno-Sosudistoy Khirurgii imeni A.N. Bakuleva (The Bulletin of A.N. Bakoulev Scientific Center for Cardiovascular Surgery, Russian journal). 2012; 13 (2): 57-64 (in Russ.).
12. Bockeria L.A., Bockeria O.L., Fadeev A.A., Makhachev O.A., Kosareva T.I., Averina I.I. The assessment of mechanical heart valves stenosis in adults after aortic valve replacement: the advantage of full-flow design of mechanical valve. Vestnik Rossiyskoy Akademii Meditsinskikh Nauk (Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences, Russian journal). 2013; 3 (68): 51-8 (in Russ.).
13. Ivanov V.A., Kevorkova R.A., Samkov A.V., Podchasov D.A. A new generation of artificial mechanical heart valves - the tricuspid prosthesis Trikardiks. Middle-long-term results of prosthetics. Vestnik Nauchno-Tekhnicheskogo Razvitiya (Bulletin of Scientific-Technical Development, Russian journal). 2013; 8 (72): 12-21 (in Russ.).
14. Pedley T.J. The fluid mechanics of large blood vessels. Cambridge: Cambridge University Press; 1980.
15. Nichols W.W., O'Rourke M.F., Vlachopoulos C. McDonalds's blood flow in arteries: theoretical, experimental and clinical principles. 6 th edn. CRC Press Taylor & Francis Group; 2011.
16. Bushmarin O.N., Yukhnev A.D., Orlovskiy P.I., Gavrilenkov V.I. The history of the study of artificial heart valves at the Department of Aerohydrodynamics. Nauchno-Tekhnicheskie Vedomosti Sankt-Peterburgskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta (Scientific-Technical Bulletin of Saint-Petersburg State Technical University, Russian journal). 2004; 2 (36): 21-32 (in Russ.).
17. Kiknadze G.I., Krasnov Yu.K. Evolution of a spout-like flow of aviscous fluid. Sov. Phys. Dokl. 1986; 31 (10): 799-801.
18. Kiknadze G.I., Gachechiladze I.A., Gorodkov A.Yu. Self-organization of tornado-like jets in flows of gases and liquids and the technologies utilizing this phenomenon. In: Proceedings of 2009 ASME Summer Heat Transfer Conference. July 19-23, 2009. Westin St. Francis, San Francisco, California, USA. DOI: 10.1115/ HT2009-88644.
19. Bockeria L.A., Kiknadze G.I., Gachechiladze I.A., Gabidullina R.F., Makarenko V.N., Gorodkov A.Yu. Analysis of structure of intraventricular blood flow based on studies of architectonics of trabecular layer in left ventricle. Cardiometry. 2013; 3: 5-30.
20. Talygin E.A., Zazybo N.A., Zhorzholiany S.T., Krestinich I.M., Mironov A.A., Kiknadze G.I. et al. Quantitative evaluation of intracardiac blood flow by left ventricle dynamic anatomy based on exact solutions of non-stationary Navier-Stocks equations for self-organized tornado-like flows of viscous incompressible fluid. Uspekhi Fiziologicheskikh Nauk (The Successes of Physiological Sciences, Russian journal). 2016; 47 (1): 48-68 (in Russ.).
21. Bockeria L.A., Kiknadze G.I., Agafonov A.V., Gachechiladze I.A., Gorodkov A.Yu. Application of tornado-flow fundamental hydrody-namic theory to the study of blood flow in the heart and main vessels: design of new implantable and accessory devices for cardiovascular surgery. In: Proceedings of the ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE 2012. November 9-15, 2012, Houston, Texas, USA. DOI: 10.1115/ IMECE2012-87403.
22. Gorodkov A.Yu. Quantitative analysis of the structural organization of pulsating flow of blood in the left ventricle and the aorta. Diss. ... doctor biol. sci. Moscow; 2004 (in Russ.).
23. Bockeria L.A., Kiknadze G.I., Gorodkov A.Yu., Nikolaev D.A., Fadeev A.A. Physical modeling of swirling flow for the testing of prostheses for cardiovascular surgery. Byulleten'Nauchnogo Tsentra Serdechno-Sosudistoy Khirurgii imeni A.N. Bakuleva. Serdechno-Sosudistye Zabolevaniya (The Bulletin of A.N. Bakoulev Scientific Center for Cardiovascular Surgery. Cardiovascular Disease, Russian journal). 2008; 9 (S3): 32 (in Russ.).
24. Gurevich M.I. Theory of jets in an ideal fluid. Moscow: Nauka; 1979 (in Russ.).
Поступила 02.09.2016 Принята к печати 07.09. 2016
