CC BY
11
ТЕМА НОМЕРА
Биомеханика в кардиологии: сделано в Беларуси
В числе инновационных разработок Института механики металлополимерных систем НАН Беларуси - созданная недавно компьютерная технология диагностики и мониторинга состояния сердца и сосудов человека. Она осуществляется на основе данных осциллометрии, реализуемой на тонометрах с расширенными функциями с учетом показателей физической нагрузки, антропометрических параметров и другой легкодоступной информации.
Сергей Шилько,
завотделом адаптивных материалов и биомеханики Института механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси, кандидат технических наук, доцент
Методами математического анализа при помощи компьютерной программы «Биодис У2.2» производится расчет более 30 биомеханических параметров и критериев, что позволяет оценить состояние сердца и сосудов по специальным шкалам, ориентированным на различные контингенты обследуемых (рис. 1). Полученные данные способствуют быстрому выявлению индивидуальных особенностей гемодинамики, временных физиологических нарушений и серьезных сердечнососудистых патологий, включая аномальный объем сердца, степень сжатия или расширения сосудов,
пониженный или повышенный гемоглобин, чувствительность к стрессам и т.д. Настраиваемая в процессе использования программа «Биодис У2.2» может служить средством информационной поддержки кардиолога и в виде экспертной системы станет хорошим подспорьем для врачей, проверяющих трудоспособность диспетчеров, водителей, военнослужащих и других лиц из профессиональных групп с высокими психоэмоциональными нагрузками и ответственностью.
Главное преимущество инновации-в оперативности, экономичности и неинвазивности диагностики, не требующей взятия крови, использования дорогостоящих процедур и реактивов. Данную разработку можно применять не только в медицине для массовых скрининговых обследований населения с целью раннего выявления кардиопатологий, но и в спорте высших достижений -для снижения травматизма,
оптимизации тренировочных режимов, выявления наиболее перспективных атлетов и определения их резервов адаптации к экстремальным нагрузкам. Программный комплекс получил высокую оценку на специализированных конференциях, которые недавно прошли в Минске, Гомеле и Гродно; к нему проявили интерес белорусские учреждения здравоохранения и спорта.
Междисциплинарные исследования по созданию функциональных, в том числе биосовместимых, полимерных композитов - одно из основных научных направлений работы ИММС НАН Беларуси. Эти материалы необходимы, в частности, для создания отечественных кардиопротезов - наиболее востребованных и достаточно дорогих медицинских изделий. Выполняя исследования по этой тематике, ученые нашего института тесно взаимодействуют с известными специалистами в области медицинской науки и практики - профессорами Юрием Островским, Владимиром Аничкиным, кандидатом медицинских наук Сергеем Саливончиком. С их участием был разработан и запатентован в Беларуси и России полимерный вариант искусственного клапана сердца (ИКС) дисковой конструкции модели «Планикс» (рис. 2), позволивший существенно повысить гидродинамические характеристики имплантата, обеспечив
22 НАУКА И ИННОВАЦИИ №2(108) Февраль 2012
ИННОВАЦИИ В КАРДИОЛОГИИ
Рис. 1. Биомеханическая диагностика сердечно-сосудистой системы
Рис. 2. Модификация дискового ИКС типа «Планикс» с полимерным антифрикционным элементом
Рис. 3. ИКС с эластичными замыкательными элементами (а) и требуемая мода деформаций в стадии открытия (б)
Рис. 4. Поддерживающее устройство желудочков сердца и оптимизированные структуры трикотажа
его ротабельность и самоустановку в энергетически выгодном положении, то есть адаптивность к постоянно меняющимся условиям функционирования. В настоящее время идея адаптивного клапана сердца используется в серийном производстве на предприятии «Планар».
Нами разрабатывается конструкция ИКС нового поколения с эластичными замыкательными элементами (рис. 3а). Важнейший критерий его работоспособности - усталостная прочность замыкательных элементов при изгибе в диапазоне гигаусталости (200 млн циклов за 10 лет работы). Исходя из требуемых показателей функционирования с помощью методов компьютерного дизайна (рис. 3б) спроектирован протез, который можно полностью изготовить из направленно-армированных анизотропных полимерных композитов по экономичной технологии без дополнительной механической обработки.
Методы биомеханики специалисты ИММС применили также при проектировании и доклинических испытаниях трикотажных имплантатов в виде поддерживающего устройства желудочка сердца (рис. 4), изготавливаемых на опытно-производственной базе Витебского технологического университета, а также композитных хирургических нитей, использование которых позволит отказаться от закупок аналогичных импортных изделий. В настоящее время в рамках инновационного проекта по заказу НПО «Центр» организуется опытное производство хирургических нитей, модифицированных наноразмерным полимерным покрытием.
Описанные разработки, созданные при поддержке БРФФИ, отмечены в 2011 г. премией НАН Беларуси и СО РАН им. академика В.А. Коптюга.
№2(108) Февраль 2012 НАУКА И ИННОВАЦИИ 23
