Визуализация кровотока в искусственном сердце. Источник: CMIV
Исследователи, разрабатывающие прототип искусственного сердца, визуализировали динамику кровотока внутри него в режиме реального времени, чтобы минимизировать риск распространённых осложнений, таких как образование тромбов и повреждение эритроцитов.
Количество пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности, которым для выживания необходима пересадка сердца, растёт во всём мире, но ежегодно проводится всего около 10 000 операций.
Полные искусственные сердца (ТАС) — это устройства, предназначенные для полной замены функции нефункционирующего сердца.
Тван Баккер, аспирант Центра медицинских наук и визуализации в Линчёпингском университете (LiU), Швеция, отмечает, что поиск биологически совместимого сердца для трансплантации может занять много времени.
«В таких случаях искусственное сердце может позволить пациенту оставаться дома. Они, возможно, не бегают как Усейн Болт, но пациенты могут быть со своими близкими во время ожидания», — говорит Баккер.
Баккер является одним из ведущих авторов нового исследования, в котором использовалась магнитно-резонансная томография с 4D-потоком (4D flow MRI) для визуализации кровотока внутри прототипа TAC.
Соавторы исследования Тино Эбберс и Тван Баккер с полномасштабной моделью системы кровообращения человека, которую они создали для наблюдения за кровотоком в искусственном сердце в режиме реального времени в МРТ. Источник: Emma Busk Winquist
Высокая скорость и турбулентность могут привести к разрушению эритроцитов, в то время как низкие скорости увеличивают риск образования тромбов и возникновения инсульта.
Исследователи из LiU в сотрудничестве с компанией Scandinavian Real Heart подключили искусственное сердце Realheart к имитационной системе кровообращения, которая имитировала частоту сердечных сокращений 80, 120 и 120 ударов в минуту.
«Используя этот подход, были обнаружены и измерены области рециркуляции и турбулентности, что улучшило понимание динамики потока в механическом сердце и предоставило бесценную информацию для итеративного процесса проектирования», — пишут авторы в статье, опубликованной в Scientific Reports.
«Было обнаружено, что стаз и вязкие потери энергии в искусственном сердце аналогичны здоровым нативным сердцам. Повышенная турбулентная кинетическая энергия была обнаружена в нескольких областях, но значения были значительно ниже, чем у пациентов с заболеваниями клапанов».
Доклинические и клинические исследования необходимы, прежде чем устройство может быть разрешено к клиническому использованию. В конечном счёте, по словам Баккера, мечта состоит в том, чтобы разработать искусственное сердце в качестве постоянного решения.
«Мы ещё не достигли этого, поскольку сначала необходимо показать, что оно функционирует как мост к трансплантации, чтобы предотвратить смерть пациента во время ожидания сердца. Но наша конечная цель фантастична, и когда мы достигнем её, донорские сердца не понадобятся».