Способ выбора ширины заплаты для выполнения классической каротидной эндартерэктомии
METHOD FOR CHOOSING THE WIDTH OF THE PATCH FOR PERFORMING CLASSICAL CAROTID ENDARTERECTOMY

Изобретение относится к области медицины, а именно сердечно-сосудистой хирургии и может использоваться для выбора размера заплаты для выполнения классической каротидной эндартерэктомии (КЭЭ).
Классическая каротидная эндартерэктомия (КЭЭ) – операция, необходимая для реваскуляризации головного мозга при наличии гемодинамически значимого стеноза общей сонной артерии (ОСА) и внутренней сонной артерии (ВСА) [1]. Для ее реализации ОСА рассекают продольно с переходом на ВСА. Далее выполняют удаление атеросклеротической бляшки, суживающей просвет артерий [2]. Затем артериотомное отверстие закрывают путем имплантации заплаты в стенку ВСА [2].
Известны несколько способов выбора размера заплаты. Заводские заплаты имеют одинаковый стандартный размер [3]. Тарасов Р.С. с соавторами описал метод имплантации таких заплат в стенку артерии без моделирования под его размеры [3].
Однако данный способ имеет недостаток. Диаметр сонных артерий у разных людей разный. Таким образом, в некоторых случаях заплата может чрезмерно расширить ОСА и ВСА, что приведет к развитию турбулентного кровотока, повышению скорости кровотока в сонных артериях, следствием чего может быть гиперплазии неоинтимы, которая вызовет рестеноз и необходимость проведения повторной операции [4].
Другой способ был описан Покровским А.В. Автор предлагает имплантировать заплату, ширина которой после наложения швов не будет превышать 5 мм. [2]. Однако данный метод имеет тот же недостаток, что и у Тарасова Р.С. Нельзя абсолютно всем пациентам расширять просвет артерии на единый одинаковый размер т.к. в некоторых случаях ОСА и ВСА могут быть также чрезмерно дилатированы данной заплатой. Это вызовет турбулентный кровоток, повышение скорости кровотока в сонных артериях, следствием чего может быть гиперплазия неоинтимы и рестеноз, потребующий проведения повторной КЭЭ [4].
К тому же необходимо отметить, что во втором аналоге, автор предложил заявленные размеры заплат, полагаясь на свой опыт, не приводя обоснований, почему именно такой размер заплаты должен быть. Он не указывает, как как изменятся скоростные показатели кровотока и его направление, если размер отклонится на какую-либо величину. Крупных исследований, посвященных этим данным, также не приводилось. Таким образом, размер, заявленный во втором аналоге, всего лишь мнение одного человека без доказательной базы.
В качестве прототипа
по наиболее близкой технической сущности нами выбран способ моделирования заплаты, описанный Тарасовым Р.С. с соавторами. Способ заключается в следующем: интраоперационно медиальный край заплаты продольно иссекается таким образом, чтобы диаметр просвета сосуда не превышал исходный больше чем на 1 мм.
Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является:
Кровоток, циркулирующий в артериях, расширяет их под воздействием артериального давления. После пережатия артерий во время операции и прекращения в них тока крови поперечный размер артерии уменьшается за счет прекращения воздействия внутрисосудистого артериального давления. Также механическое раздражение артерий во время эндартерэктомии вызывает вазоконстрикцию, что тоже уменьшает просвет артерии. Таким образом, сразу после имплантации заплаты до пуска кровотока будет получен нужный диаметр просвета сосуда, не превышающий исходный более чем на 1 мм. Далее, после снятия сосудистых зажимов и восстановления кровотока, диаметр просвета сосуда увеличится за счет воздействия внутрисосудистого артериального давления («как шарик, который надувается воздухом»). Затем, после прекращения вазоконстрикции, вызванной механическим воздействием на стенку артерии во время эндартерэктомии, диаметр артерии увеличится еще больше. Таким образом, в ряде случаев будет получена чрезмерно расширенная артерия, что приведет к развитию турбулентного кровотока, повышению скорости кровотока в сонных артериях, и как следствие -  гиперплазии неоинтимы и рестенозу, который потребует проведение повторной операции. Сам Тарасов Р.С. с соавт. описывает, что при применении этого способа в 31% случаев все равно приводит к развитию рестеноза по указанным выше причинам.
Задача изобретения
– снижение риска формирования рестеноза ВСА после выполнения классической КЭЭ.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является
возможность на дооперационном этапе выбрать ширину заплаты, расширяющей диаметр артерии и при этом исключающей  развитие турбулентного кровотока и повышение скорости кровотока в сонных артерия, что исключит риск возникновения  гиперплазии неоинтимы, следствием чего является рестеноз ВСА.
Технический результат изобретения достигается тем, что
способ выбора ширины заплаты для выполнения классической каротидной эндартерэктомии (КЭЭ), заключается в том, что до выполнения операции осуществляют компьютерную томографию с ангиографией пораженной каротидной бифуркации пациента, выполняя снимки сонных артерий в формате DICOM для загрузки в программное обеспечение SimVascular с последующим  моделированием пораженной каротидной бифуркации пациента. После этого полученное изображение загружают в программное обеспечение Salome с последующим выполнением моделирования сегмента сосуда ВСА после удаления атеросклеротической бляшки, затем в этой же  программе поочередно моделируют имплантацию заплат шириной 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм в стенку ВСА. После этого полученные изображения моделирования загружают в программное обеспечение OpenFoam, с помощью которого  определяют скорость и направление кровотока при использовании каждой из заплат с последующим проведением виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях. Выбирают размер заплаты, показанный при виртуальной симуляции.
Способ осуществляется следующим образом:
До выполнения классической каротидной эндартерэктомии осуществляют компьютерную томографию с ангиографией пораженной каротидной бифуркации пациента, выполняя снимки сонных артерий   в формате DICOM для загрузки в программное обеспечение SimVascular с последующим моделированием пораженной каротидной бифуркации пациента. при помощи команды segmentation. После этого полученное изображение загружают в программное обеспечение Salome с последующим выполнением моделирования сегмента сосуда ВСА после удаления атеросклеротической бляшки с помощью команды cut. Затем в этой же программе поочередно моделируют имплантацию заплат шириной 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм в стенку ВСА. После этого полученные изображения моделирования загружают в программное обеспечение OpenFoam, с помощью которого определяют (с помощью поочередной активации утилит blockMesh, snappyHexMesh, extrudeMesh, setFields и файлов программы: blockMeshDict, setFieldsDict, controlDict, fvSchemes, fvSolution, interFoam) при использовании каждой из заплат с последующим проведением виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях.
Выбирают размер заплаты, показанный при виртуальной симуляции.
Отличительные существенные признаки и причинно-следственная связь между ними и достигаемым результатом:
До выполнения КЭЭ осуществляют компьютерную томографию с ангиографией пораженной каротидной бифуркации пациента, выполняя снимки сонных артерий   в формате DICOM для загрузки в программное обеспечение SimVascular с последующим  моделированием пораженной каротидной бифуркации пациента, что позволяет получить модель пораженной каротидной бифуркации пациента с индивидуальными размерами и формами, что на следующем этапе, основываясь на этой модели, имеется возможность получить  модель сегмента сосуда ВСА после удаления атеросклеротической бляшки.
После этого полученное изображение загружают в программное обеспечение Salome с последующим выполнением моделирования сегмента сосуда ВСА после удаления атеросклеротической бляшки.
Как уже указано выше, предыдущий этап позволяет на основе полученной модели пораженной каротидной бифуркации пациента  получить модель сегмента сосуда ВСА после удаления атеросклеротической бляшки.
Затем в этой же программе поочередно моделируют имплантацию заплат шириной 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм в стенку ВСА, что обеспечивает имитацию классической КЭЭ в виртуальном режиме с применением заплат указанной ширины.
После этого полученные изображения моделирования загружают в программное обеспечение OpenFoam, с помощью которого определяют скорость и направление кровотока при использовании каждой из заплат.
Применение программного обеспечения OpenFoam для определения скоростных показателей и направления потока крови (идентификация турбулентного изменения тока крови) необходимо в виду возможности имитирования потока крови, как ньютоновской жидкости. Неньютоновская жидкость проявляется в основном в сосудах малого диаметра и капиллярах, но не в сонных артериях. Поэтому для моделирования течения в сонной артерии, как правило, используется ньютоновская жидкость.
Определение скоростных показателей необходимо ввиду того, что при чрезмерном расширении артерии заплатой и последующим резком сужении в месте, где заплата заканчивается, будет отмечаться резкое увеличение скорости кровотока. Поэтому наличие подобного свойства позволит отказаться от того размера заплаты, которые его вызывает.
После этого проводят виртуальную симуляцию желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях. Выбирают размер заплаты, показанный при виртуальной симуляции.
Заданные условия для проведения виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, а именно  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях позволяют выбрать размер заплаты, показанный при виртуальной симуляции.
Таким образом, совокупность существенных отличительных признаков является новой и обеспечивает достижение технического результата и выполнение задачи изобретения.
Приводим клинические примеры:
Пример 1.
Пациент В., 71 год.
Выполнена классическая КЭЭ согласно заявленному способу. Результат виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях у данного пациента  - 2 мм. Выбрана данная ширина заплаты.
Во время классической КЭЭ имплантирована заплата шириной 2 мм. Послеоперационный период протекал без особенностей. Через 6 месяцев после операции пациент вызывался на повторный осмотр. По данным ЦДС данных за гиперплазию неоинтимы и рестеноз получено не было.
Пример 2.
Пациент Г., 75 лет
Выполнена классическая КЭЭ согласно заявленному способу. Результат виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях у данного пациента - 4 мм. Выбрана данная ширина заплаты.
Во время классической КЭЭ имплантирована заплата шириной 4 мм. Послеоперационный период протекал без особенностей. Через 6 месяцев после операции пациент вызывался на повторный осмотр. По данным ЦДС данных за гиперплазию неоинтимы и рестеноз получено не было.
Пример 3.
Пациент О., 64 года
Выполнена классическая КЭЭ согласно заявленному способу. Результат виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях у данного пациента  - 3 мм. Выбрана данная ширина заплаты.
Во время классической КЭЭ имплантирована заплата шириной 3 мм. Послеоперационный период протекал без особенностей. Через 6 месяцев после операции пациент вызывался на повторный осмотр. По данным ЦДС данных за гиперплазию неоинтимы и рестеноз получено не было.
Пример 4.
Пациент Д., 72 года
Выполнена классическая КЭЭ согласно заявленному способу. Результат виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях у данного пациента - 5 мм. Выбрана данная ширина заплаты.
Во время классической КЭЭ имплантирована заплата шириной 5 мм. Послеоперационный период протекал без особенностей. Через 6 месяцев после операции пациент вызывался на повторный осмотр. По данным ЦДС данных за гиперплазию неоинтимы и рестеноз получено не было.
Пример 5.
Пациент Я., 64 года
Выполнена классическая КЭЭ согласно заявленному способу. Результат виртуальной симуляции желаемой ширины заплаты, обеспечивающей  отсутствие турбулентного изменения тока крови и повышения скорости кровотока в сонных артериях у данного пациента  - 6 мм. Выбрана данная ширина заплаты.
Во время классической КЭЭ имплантирована заплата шириной 6 мм. Послеоперационный период протекал без особенностей. Через 6 месяцев после операции пациент вызывался на повторный осмотр. По данным ЦДС данных за гиперплазию неоинтимы и рестеноз получено не было.
Пример 6
(способ прототип).  Пациент Д., 70 лет.
Выполнена классическая КЭЭ с моделированием заплаты согласно способу прототипу.  Через 6 месяцев после операции пациент был вызван на повторный осмотр. По результатам ЦДС было выявлено формирование гиперплазии неоинтимы с гемодинамически значимым рестенозом ВСА, что стало показанием для повторной операции.
Пример 7
(способ аналог). Пациент А., 74 года.
Выполнена классическая КЭЭ без моделирования заплаты. Через 6 месяцев после операции пациент был вызван на повторный осмотр. По результатам ЦДС было выявлено формирование гиперплазии неоинтимы с гемодинамически значимым рестенозом ВСА, что стало показанием для повторной операции.
Пример 8
(способ аналог). Пациент А., 67 лет.
Выполнена классическая КЭЭ с имплантацией заплаты, ширина которой после наложения швов не превышает 5 мм. Через 6 месяцев после операции пациент был вызван на повторный осмотр. По результатам ЦДС было выявлено формирование гиперплазии неоинтимы с гемодинамически значимым рестенозом ВСА, что стало показанием для повторной операции.
За период с 1.12.2018 по 1.10.2021 гг. выполнено 784 операции  классической КЭЭ с имплантацией заплаты.
В зависимости от способа выбора размера заплаты было сформировано 4 группы:
В 1 группу вошло 126 пациентов, которым выполнялась классическая КЭЭ без моделирования заплаты (способ аналог).
Во 2 группу вошло 129 пациентов, которым выполнялась классическая КЭЭ с имплантацией заплаты, ширина которой после наложения швов не превышает 5 мм (способ аналог).
В 3 группу вошло 93 пациента, которым выполнялась КЭЭ согласно способу прототипу.
В 4 группу вошло 436 пациентов, которым выполнялась КЭЭ, согласно заявленному способу.
Статистический анализ выполнялся при помощи теста хи-квадрат Пирсона с поправкой Йетса. Различия оценивались, как значимые, при р<0,05.
Через 6 месяцев после операции все рестенозы ВСА были диагностированы в 1,2 и 3 группах по причине развития гиперплазии неоинтимы (таблица 1).
Таблица 1
<b>Показатель</b>
<b>Группа 1</b>
<b>Группа 2</b>
<b>Группа 3</b>
<b>Группа 4</b>
<b>р</b>
n = 126
n = 129
n = 93
n = 436
Рестеноз ВСА, n (%)
75 (59,5)
83 (64,3)
64 (68,8)
0
< 0,0001
Данные таблицы 1 убедительно демонстрируют, что в группе 4, в которой апробировался заявляемый способ, рестеноза ВСА не диагностировалось, в отличие от группы 3, в которой использовался способ прототип.
Заявляемыйспособ выбора ширины заплаты для выполнения классической каротидной эндартерэктомии обеспечивает возможность на дооперационном этапе выбрать ширину заплаты, расширяющей диаметр артерии и при этом исключающей  развитие турбулентного кровотока и повышение скорости кровотока в сонных артериях, что позволяет снизить риск формирования рестеноза ВСА после выполнения классической КЭЭ.
Список литературы
1. Казанцев А.Н., Тарасов Р.С., Бурков Н.Н., Шабаев А.Р., Лидер Р.Ю., Миронов А.В. Каротидная эндартерэктомия: трехлетние результаты наблюдения в рамках одноцентрового регистра. Ангиология и сосудистая хирургия. 2018; 24(3): 101-108. [Kazantsev A.N., Tarasov R.S., Burkov N.N., Shabaev A.R., Leader R.Yu., Mironov A.V. Carotid endarterectomy: three-year follow-up in a single-center registry. Angiology and vascular surgery. 2018; 24 (3): 101-108. (InRuss.).]
2. http://www.angiolsurgery.org/library/practical_medicine/publications/archive/carotid_endarterectomy/
3. Тарасов Р.С., Казанцев А.Н., Ануфриев А.И., Бурков Н.Н., Шабаев А.Р., Бухтоярова В.И., Грачев К.И. Хирургические факторы рестеноза внутренней сонной артерии после каротидной эндартерэктомии. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2018; 11(4): 47-53. [Tarasov R.S., Kazantsev A.N., Anufriev A.I., Burkov N.N., Shabaev A.R., Bukhtoyarova V.I., Grachev K.I. Surgical factors of restenosis of the internal carotid artery after carotid endarterectomy. Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2018; 11 (4): 47-53. (In Russ.).]  DOI: 10.17116/kardio201811447
4. Казанцев А.Н., Богомолова А.В., Бурков Н.Н., Баяндин М.С., Грищенко Е.В., Гусельникова Ю.И., Лидер Р.Ю., Миронов А.В. Морфология рестеноза после классической каротидной эндартерэктомии с применением заплаты из диэпоксиобработанного ксеноперикарда. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2020;13(1):68-71. [Kazantsev A.N., Bogomolova A.V., Burkov N.N., Bayandin M.S., Grishchenko E.V., Guselnikova Yu.I., Leader R.Yu., Mironov A.V. Morphology of restenosis after classical carotid endarterectomy with diepoxy-treated xenopericardium patch. Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2020; 13 (1): 68-71. (In Russ.).]  DOI: 10.17116/kardio202013011168.