ВНУТРИСОСУДИСТЫЙ КАРКАС

Полезная модель относится к медицине и может быть использована в сердечно-сосудистой хирургии.
Внутрисосудистый каркас предназначен для восстановления кровотока в пораженном участке сосуда эндоваскулярным способом.
Известен внутрисосудистый каркас (авторское свидетельство СССР №1812980, 1990), выполненный в виде объемного тела с входным и выходным кольцами, боковая поверхность которого образована по меньшей мере двумя группами взаимопереплетенных нитей, размещенных многозаходными витками под углом друг к другу по винтовой спирали, и по торцам тела концы нитей, принадлежащих разным группам, соединены между собой. Каркас изготовлен из материала, обладающего памятью формы.
Недостатком данного внутрисосудистого каркаса является образование застойных зон и зон отрыва потока на участке его установки в кровеносном сосуде из-за его цилиндрической формы.
Технический результат заключается в обеспечении условий, исключающих возможность образования застойных зон и зон отрыва потока на участке установки внутрисосудистого каркаса в кровеносном сосуде.
вх
вых
Внутрисосудистый каркас представляет собой объемное тело в виде конфузора, диаметр входного кольца (D) которого больше диаметра выходного кольца (D), а длина (L) соответствует протяженности пораженного участка кровеносного сосуда.
Поверхность внутрисосудистого каркаса определяется уравнением:
вх
вых
при 0≤z≤L; D>D и образована по меньшей мере двумя группами взаимопереплетенных нитей, размещенных многозаходными витками под углом друг к другу по винтовой спирали, и по торцам тела концы нитей, принадлежащих разным группам, соединены между собой, при этом входное и выходное кольца, а также нити поверхности внутрисосудистого каркаса выполнены из материала, обладающего памятью формы.
На фигуре 1 представлен внутрисосудистый каркас, где
1 - входное кольцо;
2 - выходное кольцо;
3 - боковая поверхность;
4 - взаимопереплетенные нити.
Известно, что поток крови в сосудах диаметром более 1 мм имеет структуру самоорганизующегося смерчеобразного течения вязкой жидкости, описываемого точными решениями нестационарных уравнений гидродинамики (L.A. Bockeria, G.I. Kiknadze, A.V. Agafonov, I.A. Gachechiladze, A.Yu. Gorodkov. Application of tornado-flow fundamental hydrodynamic theory to the study of blood flow in the heart and main vessels-design of new implantable and accessory devices for cardiovascular surgery. Proceedings of the ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE 2012 November 9-15, 2012, Houston, Texas, USAIMECE2012-87403). Точные решения уравнений позволяют определить траекторию линий тока жидкости на участках сосуда в течение всего цикла сердечного сокращения. Проведенные вычисления при различных видах формы внутрисосудистого каркаса показали, что отсутствие застойных зон и зон отрыва потока на участке установки внутрисосудистого каркаса в кровеносном сосуде достигается при форме конфузора с поверхностью однополостного гиперболоида вращения, ось вращения которого совпадает с направлением потока, а его начало по оси вращения совпадает с точкой самоорганизации смерчеобразной струи.
Известно, что поверхность однополостного гиперболоида вращения определяется уравнением:
вх
вых
при a=b; 0≤z≤L; D>D.
Получим расчетное уравнение поверхности внутрисосудистого каркаса:
вх
вых
Для определения параметров D, D, L используются данные, полученные в результате предварительных исследований пациента, например при проведении рентгеновской компьютерной томографии. Используя расчетное уравнение поверхности внутрисосудистого каркаса, создают пространственную модель внутрисосудистого каркаса, рассчитывая длины его элементов: входного кольца, выходного кольца, взаимопереплетенных нитей с размещением их многозаходными витками под углом друг к другу по винтовой спирали.
Для удобства сборки внутрисосудистого каркаса на 3D-принтере из пластика создается модель внутреннего пространства внутрисосудистого каркаса, по внешней поверхности которой осуществляется его сборка. Модель извлекают, а собранный внутрисосудистый каркас помещают в контейнер системы доставки, используемый для эндоваскулярных процедур. В процессе установки под рентгеновским контролем собранный внутрисосудистый каркас перемещают на место имплантации и укрепляют с помощью эндоваскулярного расширяемого баллона. Под действием температуры крови и стенок сосуда внутрисосудистый каркас из материала, обладающего памятью формы, приобретает форму, приданную ему при сборке.
вх
вых
Технический результат достигается тем, что объемное тело представляет собой конфузор, диаметр входного кольца (D) которого больше диаметра выходного кольца (D), а длина (L) соответствует протяженности пораженного участка кровеносного сосуда, при этом боковая поверхность является поверхностью однополостного гиперболоида вращения и определяется уравнением:
вх
вых
при L≥z≥0; D>D.
Пример.
вх
вых
В эксперименте для протезирования начального участка брахиоцефального ствола в результате эхографического исследования на подопытном животном были определены следующие параметры: D=9 мм, D=6 мм, L=30 мм. Внутрисосудистый каркас выполнили из входного кольца длиной 28,3 мм из проволоки диаметром 0,5 мм, к которому прикручивали концы нитей из проволоки диаметром 0,35 мм. Нити прикручивали к входному кольцу с шагом 4-6 мм равномерно по всей длине входного кольца. В соответствии с расчетным уравнением поверхности внутрисосудистого каркаса:
создали пространственную модель внутрисосудистого каркаса из пластика. Нити прилегали к внешней поверхности модели и прикручивались к выходному кольцу длиной 18,8 мм, выполненному из проволоки диаметром 0,5 мм. Причем крепление каждой из нитей выполнено на противоположной точке входному кольцу выходного кольца. При пересечении с соседними нити перекручивали. Проволока выполнена из нитинола, обладающего памятью формы. Извлекли модель, а собранный внутрисосудистый каркас поместили в контейнер системы доставки, используемый для эндоваскулярных процедур. В процессе установки под рентгеновским контролем собранный внутрисосудистый каркас переместили на начальный участок брахиоцефального ствола и укрепили с помощью эндоваскулярного расширяемого баллона. Под действием температуры крови и стенок сосуда внутрисосудистый каркас из материала, обладающего памятью формы, приобрел форму, приданную ему при сборке. На участке установки внутрисосудистого каркаса в брахиоцефальном стволе отсутствовали застойные зоны и зоны отрыва потока крови.