Разработка биологического протеза митрального клапана для миниинвазивной транскатетерной имплантации

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-15-10315

НазваниеРазработка биологического протеза митрального клапана для миниинвазивной транскатетерной имплантации

Руководитель Богачев-Прокофьев Александр Владимирович, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации , Новосибирская обл

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-202 - Сердечно-сосудистая система

Ключевые слова митральный клапан, биологические протезы, транскатетерная имплантация клапанов сердца

Код ГРНТИ76.29.30, 76.29.46

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Пороки митрального клапана являются одной из наиболее распространенных форм патологии сердечно-сосудистой системы, способной привести к тяжелой сердечной недостаточности. В связи с быстрым увеличением доли лиц пожилого и старческого возраста в популяции развитых стран, «открытые» (в условиях искусственного кровообращения) технологии хирургической пластики или замены клапана невыполнимы почти у половины пациентов ввиду наличия у них осложнений и сопутствующих заболеваний, обусловливающих крайне высокий риск вмешательства. В последние годы для аналогичной категории больных, страдающих пороком аортального клапана, найден эффективный способ лечения – транскатетерная имплантация биологических протезов (TAVI – transcatheter aortic valve implantation). Позитивный опыт транскатетерных процедур на аортальном клапане стимулирует разработку аналогичных конструкций для митральной позиции. Эти исследования занимают сейчас топ-позиции в области разработки устройств для реконструктивной кардиохирургии. Учитывая намного большую анатомо-функциональную сложность аппарата митрального клапана, по сравнению с аортальным, развитие проблемы находится в самом начале пути. В настоящее время в мире известно о первых случаях имплантации человеку 5 моделей транскатетерных митральных биопротезов, разработанных различными компаниями - Tiara, Fortis, CardiAQ, Navigate и Tendyne. Еще 6 моделей находятся на этапе доклинической разработки (Maisano F. et al., The future of transcatheter mitral valve interventions: competitive or complementary role of repair vs. replace-ment? // Eur.Heart J. – 2015.- v.36. – N26.- p.1651-60.). Преимущественное большинство биопротезов монтировано на каркасах из нитинола, что предполагает спонтанное раскрытие при освобождении клапана из системы доставки в зоне имплантации. Все эти клапаны имеют традиционное для протезов округлое сечение, что не соответствует нормальной анатомической конфигурации митрального фиброзного кольца. Остается также ряд конструктивных проблем, решение которых далеко от оптимального. Самой сложной является проблема надежного и безопасного закрепления биопротеза со стороны левого желудочка. Остается проблема сохранения анатомо-функционального единства митрального аппарата, попытка частичного решения которой предпринята только в модели Tendyne. В настоящее время в России нет ни научных, ни коммерческих организаций, реализующих разработки, направленные на создание биопротезов митрального клапана для транскатетерной имплантации, что вероятнее всего сопряжено с большой научной и технологической сложностью проблемы. При реализации данного проекта предполагается создание биопротеза, превосходящего по своим функциональным характеристикам и биосовместимости известные мировые аналоги. Все существующие на сегодняшний день транскатетерные биопротезы обработаны глутаровым альдегидом и не предполагают дополнительных химических обработок с целью придания антибактериальных и антикальциевых свойств. При реализации данного проекта будет использован биоматериал, кон-сервированный эпоксидными соединениями, доказавшими свою эффективность в плане улучшения биомеханических характеристик и снижения рисков кальцификации. Кроме того, будут разработаны способы иммобилизации на биоткани биологически активных веществ, улучшающих биосовместимость (нефракционированные и низкомолекулярные гепарины), препятствующих кальцификации (дифосфонаты) и бактериальной контаминации. В данном проекте предполагается разработка оригинальной модели самораскрывающегося нитинолового каркаса митрального биопротеза с двумя или тремя зонами крепления: - со стороны предсердия – ставшая традиционной «зонтичная» манжета; - со стороны желудочка – будет разработана оригинальная конструкция крепления; - возможна третья зона крепления, обеспечивающая, кроме того, аннуло-папиллярную непрерывность аппарата митрального клапана. Конструкция и методика фиксации биологического створчатого аппарата будут реализованы, исходя из конструкции каркаса. Створчатый аппарат может быть представлен как тремя традиционными полулунными створками, так и полной пространственной имитацией двустворчатого митрального клапана с хордальным аппаратом. Конструкторские разработки будут осуществляться в программах Abaqus и Mimics, математическое моделирование поведения биопротеза в позиции митрального клапана («виртуальная имплантация») – с использованием метода конечных элементов. Изготовлением каркасов по разработанным чертежам методом лазерной резки и термической обработки нитинола будет заниматься организация (г.Новосибирск), имеющая опыт таких работ. Комплексная характеристика полученных каркасов будет включать DSC-анализ, изучение упруго-деформативных параметров, оценку эргономичности упаковки и освобождения из системы доставки. Разработка крепления на каркасе биологического створчатого аппарата будет выполняться с использованием (последовательно) математического моделирования, тестирования в стенде пульсирующего потока жидкости в условиях гидродинамики, максимально приближенных к зоне имплантации, испытаний в стенде циклической нагрузки (durability) с определением наиболее «слабых» участков конструкции, in vitro в модели, имитирующей левые отделы сердца; in vivo на модели имплантации крупным животным (мини-свиньям). В процессе выполнения проекта будут созданы несколько моделей, и на основании их комплексной оценки за прототип для дальнейшего совершенствования будет выбран биопротез, продемонстрировавший лучшие параметры. Полученные данные будут иметь как фундаментальное значение - для восстановительной кардиохирургии при конструировании протезов митрального клапана, так и прикладное – в результате выполнения проекта будет создан прототип биопротеза митрального клапана для транскатетерной имплантации с перспективой его внедрения в клиническую практику.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шарифулин Р.М., Богачев-Прокофьев А.В., Журавлева И.Ю., Тимченко Т.П., Железнев С.И., Караськов А.М. Результаты транскатетерного протезирования митрального клапана Российский кардиологический журнал, 23(11):137-144 (год публикации - 2018)
10.15829/1560-4071-2018-11-137-144

2. Богачев-Прокофьев А.В., Шарифулин Р.М., Зубарев Д.Д., Караськов А.М. Первый опыт имплантации транскатетерного протеза аортального клапана «МедЛаб-КТ» Российский кардиологический журнал, 23(11):50-57 (год публикации - 2018)
10.15829/1560-4071-2018-11-50-57

3. Журавлева И. Ю., Карпова Е. В., Опарина Л. А., Кабос Н. , Ксенофонтов А. Л., Журавлева А. С., Ничай Н. Р., Богачев-Прокофьев А. В., Трофимов Б. А., Караськов А. М. Ксеноперикард, консервированный ди- и пентаэпоксидами: молекулярные механизмы сшивки и механические свойства биоматериала Патология кровообращения и кардиохирургия, 22(3):56-68. (год публикации - 2018)
10.21688/1681-3472-2018-3-56-68

4. Журавлева И.Ю., Ничай Н.Р., Кулябин Ю.Ю., Тимченко Т.П., Коробейников А.А., Полиенко Ю.Ф., Шатская С.С., Кузнецова Е.В., Войтов А.В., Богачев-Прокофьев А.В., Караськов А.М. In search of the best xenogeneic material for a paediatric conduit: an experimental study Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery, 26(5):738-744 (год публикации - 2018)
10.1093/icvts/ivx445

5. Богачев-Прокофьев А.В., Железнев С.И., Овчаров М.А., Афанасьев А.В., Шарифуллин Р.М., Лавинюков С.О. Хирургическая аблация фибрилляции предсердий с редукционной атриопластикой и без атриопластики у пациентов с митральными пороками сердца: проспективное рандомизированное исследование Сибирский медицинский журнал, 33(3):63-70 (год публикации - 2018)
10.29001/2073-8552-2018-33-3-63-70

6. Шарифулин Р.М., Богачев-Прокофьев А.В., Журавлева И.Ю., Тимченко Т.П., Зыков И.С., Бояркин Е.В., Овчаров М.А., Караськов А.М. Испытание системы доставки для транскатетерного протезирования митрального клапана Патология кровообращения и кардиохирургия (год публикации - 2018)

7. Богачёв-Прокофьев А.В., Журавлева И.Ю., Демидов Д.П., Шарифулин Р.М., Железнёв С.И., Караськов А.М. «Тестирование in vitro прототипа митрального биопротеза для транскатетерной имплантации по методике клапан-в-клапан» Клиническая и экспериментальная хирургия (год публикации - 2018)

8. Журавлева И.Ю., Богачев-Прокофьев А.В., Нуштаев Д.В., Тимченко Т.В., Требушат Д.В., Майоров А.П., Железнев С.И., Демидов Д.П. КОНЦЕПТ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТРАНСКАТЕТЕРНОЙ ЗАМЕНЫ МИТРАЛЬНОГО БИОПРОТЕЗА ПРИ ЕГО ДИСФУНКЦИИ Современные технологии в медицине (год публикации - 2017)

9. Журавлева И.Ю., Нуштаев Д. В., Тимченко Т.В., Требушат А.В., Майоров А.П., Железнев С.И., Демидов Д.П., Богачев-Прокофьев А.В. «Модель устройства для транскатетерной замены митрального биопротеза при его дисфункции» Современные технологии в медицине, Том 9, №3 (год публикации - 2018)
10.17691/stm2017.9.3.01

10. Журавлева И.Ю., Шарифулин Р.М., Богачев-Прокофьев А.В., Нуштаев Д. В., Малахова О.Ю., Демидов Д.П., Караськов А.М. «Создание трехмерной модели левых отделов сердца на основании данных эхокардиографии: инструмент для разработки транскатетерных клапанов» Российский кардиологический журнал, 8 (148): с.75–81 (год публикации - 2017)
10.15829/1560-4071-2017-8-75-81

11. Богачев-Прокофьев А.В., Журавлева И.Ю., Шарифулин Р.М., Железнев С.И., Демидов Д.П., Караськов А.М. «Имплантация in vitro первого отечественного транскатетерного протеза в нативный митральный клапан» Патология кровообращения и кардиохирургия (год публикации - 2018)

12. Богачев-Прокофьев А.В., Афанасьев А.В., Журавлева И.Ю., Демидов Д.П., Железнев С.И., Малахова О.Ю., Сырцева Я.В., Караськов А.М. ПАТОЛОГИЯ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА ПРИ ДИСПЛАЗИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ Российский кардиологический журнал, №11 (139) 81-86 (год публикации - 2016)
10.15829/1560-4071-2016-11-81-86

13. Богачев-Прокофьев А.В., Шарифулин Р.М., Зубарев Д.Д., Журавлева И.Ю., Караськов А.М. «Непосредственные результаты транскатетерного протезирования аортального клапана трансаортальным доступом» Российский кардиологический журнал, 8 (148): с.51–58 (год публикации - 2017)
10.15829/1560-4071-2017-8-51-58

14. Журавлева И.Ю., Богачёв-Прокофьев А.В., Демидов Д.П., Караськов А.М. «Транскатетерное протезирование митрального клапана: современное состояние проблемы» Кардиология, том 57, №8, с.51-59 (год публикации - 2017)

15. Журавлева И.Ю., Богачёв-Прокофьев А.В., Демидов Д.П., Караськов А.М. ТРАНСКАТЕТЕРНАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ Кардиология (год публикации - 2017)

16. Журавлева И.Ю., Васильева М.Б., Тимченко Т.П., Кузнецова Е.В., Полиенко Ю.Ф., Ничай Н.Р., Григорьев И.А., Богачев-Прокофьев А.В. «Кальцификация эластин-содержащих ксеногенных биоматериалов: влияние консервантов и бисфосфонатов» Сибирский медицинский журнал, том 37, №6, 2017, с.28-37 (год публикации - 2017)

Публикации