Математическое модель работы коронарного стента в многослойной артерии с учетом двустороннего взаимодействия жидкости и твердого тела: анализ граничных условий и длины артерии

Автор: Александр Рафаелович Хайрулин

Соавторы: Кучумов А.Г.

Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Атеросклеротическое поражение коронарных артерий является патологическим процессом, который характеризуется накоплением липидов, преимущественно холестерина, на внутренней поверхности сосудов [1]. Основным методом лечения данной патологии является имплантация коронарных стентов, которая помогает восстановить кровоток в пораженных артериях и улучшить состояние пациента. Однако, возможно возникновение повторного стеноза — рестеноза стентированной области артерии. Более ранняя оценка рестенозов может привести к разработке эффективного метода лечения. Численное исследование с помощью двустороннего взаимодействия «жидкость — твердое тело» (Two-Way FSI) в таких условиях помогает в прогнозировании рестеноза [2].

Численный анализ рестеноза пораженной атеросклерозом области артерии оценивался на основе трех моделей стентов из материала CoCr. Система «артерия — бляшка» моделировалась как многослойная структура, учитывающая анизотропные гиперупругие механические параметры. Были проанализированы граничные условия Fixed support (FS) и Remote Displacement (RD) для отслеживания их влияния на распределение гемодинамических и механических параметров, с помощью которых возможно спрогнозировать рестеноз. Также было проанализировано влияние удлинения свободных концов артерии на 10 радиусов от бляшки на проявление эффектов граничных условий при численном моделировании подобных систем.

Результаты сравнения граничных условий FS и RD показали, что разница значений гемодинамических параметров не превышает 2%. Результаты сравнения моделей Short и Long показали, что разница в гемодинамических параметрах составляет не более 5.1%, а в большинстве случаев не превышает 2.5%. Также было выявлено, что граничное условие RD сокращает время расчета в 1.7 – 2 раза по сравнению с FS. Результаты численного моделирования показали, что модель стента 1 наиболее подвержена развитию рестеноза с максимальными значения WSS равными 189 Па, по сравнению с моделями 2 — 82 Па и 3 – 51.3 Па.

1.Hartman E. M. J. et al. Wall shear stress–related plaque growth of lipid-rich plaques in human coronary arteries: an near-infrared spectroscopy and optical coherence tomography study //Cardiovascular Research. – 2023. – Т. 119. – №. 4. – С. 1021-1029.