Ocena wpływu procesu kalcyfikacji na parametry hemodynamiczne i biomechaniczne zastawki aortalnej na podstawie badań eksperymentalnych i modelu komputerowego cd.

3. REZULTATY I DYSKUSJA

3.1 Pole otwarcia zastawki (EOA)

Rezultaty fizycznej kalcyfikacji (dwóch i trzech) płatków porównałem z modelem komputerowym procesu kalcyfikacji. Tabela 1.


Pole otwarcia zastawki komputerowej zmniejszyło się o 38% (dla dwóch skalcyfikowanych płatków). Podobne rezultaty uzyskano dla zastawki PCE - 35%. Dla zastawki CE kalcyfikacja dwóch płatków przyniosła redukcje EOA = 55%. Widoczne jest również mniej symetryczne otwarcie płatków zastawki CE w porównaniu do zastawek PCE i komputerowej.

Wzór kalcyfikacji trzech płatków dla modelu fizycznego PCE i zastawki komputerowej różni się od siebie. W przypadku zastawki komputerowej nie wystąpiła utrata stateczności płatków, co odróżnia ją od zastawki PCE. W obu przypadkach doszło do redukcji pola otwarcia. W modelowaniu z użyciem MES, w celu odzwierciedlenia silnie anizotropowego i nieliniowego charakteru płatka zastawki, implementuje charakterystykę naprężeniowo-odkształceniową uzyskaną na podstawie danych eksperymentalnych uzyskanych np. z prób rozciągani [5].

3.2 Przepływ i gradient ciśnienia przez zastawkę PCE

W wyniku kalcyfikacji zastawki PCE nastąpiło zwiększenia przepływu wstecznego (BF) przez zastawkę. Efektem tego był wzrost regurgitacji do 8,41%. Wykres 1.



Nastąpiło również nieznaczne zwiększenie przepływu właściwego (FF), co było efektem zmniejszania pola otwarcia zastawki. Wzrost przecieku wstecznego (regurgitacji) był spowodowany zwiększeniem sztywności płatków, a tym samym zmniejszeniem ich ruchliwości. Zmniejszona ruchliwość płatków, brak utraty ich stateczności podczas otwierania zastawki, był zauważalny podczas analizy filmu nagranego podczas badania.



3.3 Koncentracja naprężeń w komisurach modelu komputerowego zastawki.

Proces komputerowej kalcyfikacji wykazał wzrost naprężenia do około 500 kPa dla sztywności E=10 MPa i ν=0,4. Rysunek 6.

Koncentrację naprężeń w komisurach zastawki, potwierdzają testy przeprowadzane in vivo.

Autor: Krzysztof Patralski

LITERATURA

[1] “Effects of collagen orientation on the medium-term fatigue response of heart valve biomaterials”. Tiffany Leigh Sellaro BS, The George Washington University, 1999
[2] ”Sztuczne narządy” Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000 red. prof. M Nałęcz rozdz. 3.2 Badania Sztucznych Zastawek Serca [Zbigniew Nawrat]
[3] „Optimal Prosthetic Aortic Leaflet Valve: Design Parametric and Longevity Analyses: Developmnet of The Avcothane 51 Leaflet Valve Based on The Optimum Design Analysis” D.N. Ghista, H.Reul J. of Biomech. 1977 vol.10 pp.313-324
[4] “Dynamic Analisys of the Aortic Valve Using a Finite Element Model” R.Gnyaneshwar and Co. Ann. Thorac Surg 2002;73:1122-9
[5] “Geometrical Stress - Reducing Factors in the Anisotropic Porcine Heart Valves” X.Y. Luo and Co. J Biomech Engee. Oct 2003 vol.125 p. 735