Развитие ААА и стадия разрыва (слева) и смоделированные результаты (справа). 
Предоставлено: Лаборатория биомеханики сердечно-сосудистой системы.

Аневризма брюшной аорты (ААА) приводит к тому, что стенка аорты человека, самой большой артерии в организме, ослабевает и выпячивается наружу. Если его не лечить, он может продолжать расти и в конечном итоге разорваться, что может привести к опасному для жизни кровотечению.

По некоторым оценкам, до 80% пациентов с разрывом АБА умирают до поступления в больницу или во время операции. Но раннее вмешательство может предотвратить разрыв, улучшить результаты и избежать смерти.

Исследователи из Индийского технологического института (BHU) Варанаси и Индийского технологического института Канпура создали компьютерную модель сердечно-сосудистой системы для прогнозирования раннего разрыва АБА и мониторинга состояния кровеносных сосудов пациентов. Группа исследовала влияние реалистичных, индивидуализированных форм ААА на гемодинамику пульсирующих ньютоновских жидкостей в аорто-бедренной артерии в норме и при патологии.

Статья «Влияние формы аневризмы брюшной аорты на гемодинамику в аорто-бедренных артериях человека: транзиторное исследование без обратной связи» написана Сумитом Кумаром, Б.В. Ратишем Кумаром и Санджаем Кумаром Раем. Он будет опубликован в журнале Physics of Fluids 4 апреля 2023 года.

Прогнозирование риска разрыва АБА включает в себя сочетание визуализирующих исследований, таких как УЗИ, КТ и МРТ, и гемодинамики, а также клинических факторов, таких как возраст, пол, история курения и семейный анамнез АБА.

«Если АБА обнаружена на ранней стадии, для предотвращения разрыва доступны такие варианты лечения, как хирургическая коррекция или эндоваскулярное стентирование», — говорят авторы. «Эти методы лечения эффективны для снижения риска разрыва и повышения выживаемости».

Используя компьютерную динамику крови на основе изображений, исследователи имитировали определенные состояния здоровья и исследовали различные гемодинамические параметры. Их геометрические модели аорто-бедренной артерии человека для конкретных пациентов были построены на основе данных трехмерной медицинской визуализации. Чтобы решить уравнения кровотока в условиях пульсации, вызванной биением сердца, они использовали моделирование на основе конечных элементов.

Стадия развития и разрыва ААА и смоделированные результаты.
Предоставлено: Лаборатория биомеханики сердечно-сосудистой системы.

Команда обнаружила, что размер аневризмы изменяет распределение скорости кровотока. Кроме того, при систолическом замедлении происходит отрыв потока, и вихрь начинает двигаться в аневризматическом мешке. Помимо другой сложной динамики, это может повлиять на кровообращение нижних конечностей.

«В будущем такая вычислительная работа поможет в разработке цифровых двойников сердечно-сосудистой системы», — сказал Кумар.

Цифровые двойники — это виртуальные представления пациентов, которые в режиме реального времени получают обновления различных переменных данных и помогают врачам лучше прогнозировать заболевание и выбирать наилучший курс терапии.