Аннотация
Введение. Цель работы заключалась в оценке влияния реологической модели крови на результаты математического моделирования прямого стационарного потока через механические протезы клапанов сердца.
Материал и методы. Для моделирования потока выбрана среда Solid Works с приложением Cosmos FloWorks. Были созданы 3D-твердотельные модели выводного тракта ЛЖ и 3D-модели механических протезов клапанов сердца: «ATS», «Carbomedics», «Medtronic Advantage», «Medtronic Hall», «On-X», «St. Jude Medical», «Sorin Bicarbon» и «МедИнж-2». Клапаны были приведены к единому расчетному диаметру проходного отверстия 15 мм. Для моделирования были приняты три реологические модели рабочей жидкости: вода, ньютоновская модель крови и неньютоновская модель K. Perktold. Были решены задачи прохождения потока через кольцевую вставку (корпус протеза без створок) с диаметром отверстия 15 мм и модели механических протезов с диаметром отверстия также 15 мм. Определены значения перепада давления Δp (мм рт. ст.) и эффективная площадь проходного отверстия (ЭПО, мм2).
Результаты. Получены результаты оценки эффективной площади проходного отверстия для кольцевого корпуса протезов клапанов сердца и собственно протезов клапанов сердца с помощью компьютерного CFD-моделирования прямого стационарного потока и с применением ньютоновских и неньютоновских реологических моделей крови. Полученные кри- вые «ЭПО – Δp» свидетельствуют о зависимости расчетного значения эффективной площади от реологической модели и от расхода потока, задаваемого при моделировании. Дана оценка погрешности определения ЭПО.
Заключение. Проведена оценка влияния реологической модели на результаты моделирования потока при расходах 5, 10, 15 и 25 л/мин и различных моделях механических протезов клапанов сердца. Установлено, что при высоких значениях расхода возможно применение упрощенной ньютоновской модели крови, при низких значениях необходимо применение неньютоновской модели.
Литература
1. Николаев Д.А., Фадеев А.А., Артюхова О.А. Моделирование потока через протезы клапанов сердца в канале анатомической
формы в аортальной позиции. Клиническая физиология кровообращения. 2008; 3: 70–3.
2. Burgstahler Ch., Kunze M., Loeffler Ch. et al. Assessment of left ventricular outflow tract geometry in non-stenotic and stenotic aortic
valves by cardiovascular magnetic resonance. J. Cardiovasc. Magn. Resonance. 2006; 8: 825–9.
3. Grigioni M., Daniele C., Del Gaudio C. et al. Experimental and computational studies of flow through bileaflet mechanical heart valve
in a realistic aorta. Roma: Rapporti ISTISAN 03/27; 2003: 33.
4. Reul H., Vahlbruch A., Giersiepen M. et al. The geometry of the aortic root in health, at valve disease and after valve replacement. J.
Biomech. 1990; 23 (2): 181–91.
5. Oertel H., Spiegel K., Donisi S. Modeling the human cardiac human mechanics. Karlsruhe; 2006.
6. Perktold K., Resch M., Florian H. Pulsatile non-Newtonian flow characteristics in a three-dimensional human carotid bifurcation
model. J. Biomech. Eng. 1991; 113: 464–75.
7. Liepsch D., Moravec S., Buamgart R. Some flow visualization and laser-Doppler velocity measurements in a true-to-scale elastic
model of a human aortic arch – a new model technique. Biorheology. 1992; 29: 563–80.
8. Бокерия Л.А., Николаев Д.А., Фадеев А.А. Исследование протезов клапанов сердца в сходящемся закрученном
стационарном потоке. В кн.: Протезы клапанов сердца МедИнж в хирургии клапанных пороков сердца. М.: НЦССХ им.
А.Н. Бакулева РАМН; 2009: 162–7.
9. Бокерия Л.А., Фадеев А.А., Николаев Д.А., Муратов Р.М., Миняйлик Г.М. Развитие технических требований к протезам
клапанов сердца. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2009; 10 (6): 64–70.
10. Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Фадеев А.А., Махачев О.А., Базарсадаева 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.
11. Бокерия Л.А., Николаев Д.А., Божедомова Е.П., Фадеев А.А. Влияние методики расчета на in vitro оценку эффективной
площади проходного отверстия протезов клапанов сердца. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2013; 14 (2): 21–6.
Об авторах
Божедомова Евгения Павловна, м.н.с.;
Николаев Дмитрий Александрович, к.т.н., с.н.с.;
Фадеев Александр Алексеевич, к.т.н., зав. лабораторией по применению полимеров в сердечно-сосудистой хирургии.
