Исследование и реализация концепции роботизированного малоинвазивного протезирования клапана аорты.

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 18-75-10061

НазваниеИсследование и реализация концепции роботизированного малоинвазивного протезирования клапана аорты.

Руководитель Овчаренко Евгений Андреевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" , Кемеровская обл (Кузбасс)

Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-701 - Медицинская техника

Ключевые слова клапан аорты, биологические протезы, транскатетерная имплантация клапанов сердца, роботизированная система, система визуального ассистирования

Код ГРНТИ76.13.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на разработку и исследование концепции роботизированного малоинвазивного протезирования клапана аорты. Актуальность задачи обусловлена, с одной стороны, техническими недостатками существующих методов транскатетерного лечения аортального стеноза, с другой – клиническими осложнениями используемых систем. Технические проблемы связаны с лучевой нагрузкой интервенционных кардиологов, вынужденных находиться непосредственно в рентгеновском поле, а также с точностью позиционирования доставочной системы при ограниченной визуализации места имплантации, обусловленной особенностями транскатетерного доступа. Совокупность опубликованных исследований позволяет предположить, что клинические осложнения (регургитация, атрио-вентрикулярные блокады, инсульты и т.д.) детерминированы конструктивными особенностями доставочного устройства, и непосредственно, протеза. Поиск и создание новых более эффективных систем транскатетерной имплантации клапана аорты вкупе с применением роботизированных систем и систем визуального ассистирования, как единого комплекса, имеет потенциал к переходу метода лечения аортального стеноза на принципиально иной уровень. В тоже время, данная технология в таком представлении имеет принципиальную мировую новизну (на сегодняшний день она не решена, первые исследования роботизированных систем для интервенционной хирургии, выполненные в 2014-2017 г.). Подобная задача требует создание принципиально иных подходов к разработке, основанных на углубленном анализе биомеханики системы, включающей протез, систему доставки, корень аорты, а также изучение механики и кинематики устройства во время процедуры имплантации с целью разработки кибернетических алгоритмов роботизированного управления. Реализация проекта предусматривает преодоление ряда ранее неразрешенных междисциплинарных научных задач, что в конечном итоге обуславливает научную новизну проекта: изучение биомеханики транскатетерных клапанов сердца; разработка подходов к проектированию медицинских устройств для интервенционной кардиологии с целью снижения частоты клинических осложнений; создание кибернетических основ роботизированного управления эндоваскулярными медицинскими устройствами; разработка алгоритмов системы визуального ассистирования процедуры имплантации транскатетерного протеза клапана аорты на базе нейронных сетей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кочергин Н.А., Шилов А.А., Овчаренко Е.А., Клышников А.Ю., Ганюков В.И. Эволюция транскатетерной имплантации аортального клапана Ангиология и сосудистая хирургия, Москва, Том 25 №2/2019, с. 80-85 (год публикации - 2019)
10.33529/ANGIO2019207

2. Овчаренко Е.А., Резвова М.А., Никишев П.А., Костюк С.В., Глушкова Т.В., Антонова Л.В., Требушат Д.В., Акентьева Т.Н., Шишкова Д.К., Клышников К.Ю., Кудрявцева Ю.А., Барбараш Л.С. Polyisobutylene-Based Thermoplastic Elastomers for Manufacturing Polymeric Heart Valve Leaflets: In Vitro and In Vivo Results Applied Sciences, Appl. Sci. - 2019. - V. 9. - P. 4773. DOI:10.3390/app9224773 (год публикации - 2019)
10.3390/app9224773

3. Овчаренко Е.А., Онищенко П.С., Клышников К.Ю., Ганюков В.И., Шилов А.А., Верещагин И.Е., Коков А.Н., Тарасов Р.С., Борисов В.Г., Захаров Ю.Н., Барбараш Л.С. Численное моделирование гемодинамики при повторном протезировании клапана сердца Патология кровообращения и кардиохирургия, 2019 - Т. 23, № 3, С. 30-38 (год публикации - 2019)
10.21688/1681-3472-2019-3-30-38

4. Н.А. Гейдаров, К.Ю. Клышников, Е.А. Овчаренко Use of Neural Networks in Visual Assistance Systems for Transcatheter Implantation of Aortic Valve Prostheses Biomedical Engineering, Vol. 53, No. 6, March, 2020, pp. 440-446. (год публикации - 2020)
10.1007/s10527-020-09961-x

5. Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Ганюков В.И., Шилов А.А., Верещагин И.Е., Сизова И.Н., Тарасов Р.С., Барбараш Л.С. Prognostic model of typical complications caused by transcatheter aortic valve replacement Sovremennye tehnologii v medicine, 2020, volume 12, issue 2, pages 27-33. (год публикации - 2020)
10.17691/stm2020.12.2.03

6. Данилов В.В., Клышников К.Ю., Гергет О.М., Кутихин А.Г., Ганюков В.И., Франжи А.Ф., Овчаренко Е.А. Real-time coronary artery stenosis detection based on modern neural networks Scientific Reports, 11, 7582 (год публикации - 2021)
10.1038/s41598-021-87174-2

7. В. В. Данилов, О. М. Гергет, К. Ю. Клышников, А. Ф. Франжи, Е. А. Овчаренко Анализ глубоких нейронных сетей для детекции стенозов коронарных артерий Программирование, 2021, №3, 3-11 (год публикации - 2021)
10.31857/S0132347421030031

8. Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Шилов А.А., Кочергин Н.А., Резвова М.А., Беликов Н.В., Ганюков В.И. Механизм травмы сосуда при транскатетерном протезировании клапана аорты Современные технологии в медицине (год публикации - 2021)

9. Е.А. Овчаренко, К.Ю. Клышников, А.А. Шилов, Н.А. Щеглова, Т.В. Глушкова, Д.В. Нуштаев, Л.С. Барбараш Численно-экспериментальное обоснование конструкции транскатетерного протеза клапана аорты Вестник трансплантологии и искусственных органов (год публикации - 2021)

10. Данилов В.В., Клышников К.Ю., Гергет О.М., Скирневский И.П., Кутихин А.Г., Шилов А.А., Ганюков В.И., Овчаренко Е.А. Aortography keypoint tracking for transcatheter aortic valve implantation based on multi-task learning Frontiers in Cardiovascular Medicine, 8:697737 (год публикации - 2021)
10.3389/fcvm.2021.697737

Публикации