Новая технология протезирования грудной аорты и ее ветвей оригинальным комбинированным гибридным протезом с бесшовными соединениями

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 22-15-20005

НазваниеНовая технология протезирования грудной аорты и ее ветвей оригинальным комбинированным гибридным протезом с бесшовными соединениями

Руководитель Чернявский Александр Михайлович, 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 №66 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-101 - Экспериментальная медицина

Ключевые слова гибридная хирургия аорты, гибридный протез грудной аорты, стент-графт, радиальная жесткость стент-графта, синдром d-SINE, бесшовные соединения сосудистых протезов

Код ГРНТИ76.29.30 76.29.46

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение актуальной биомедицинской и биотехнической проблемы – создание инновационного комбинированного гибридного протеза грудной аорты с бесшовными соединениями, а также новой технологии протезирования грудной аорты и ее ветвей с использованием разработанного протеза. Аневризма грудного отдела аорты с расслоением является тяжелым заболеванием, требующим хирургического лечения, в 90% случаев – экстренного. В России не ведется статистический учет этого заболевания, но, опираясь на данные зарубежной статистики, можно говорить о потребности в 7000 операций в год. Одномоментная реконструкция всех отделов грудной аорты является технически сложной задачей для сердечно-сосудистых хирургов. Открытое протезирование по методике Kouchoukos N.T. et al. крайне травматично, длится до 12 ч, операционная летальность – до 30%. Поэтому в последние годы интенсивно развивается гибридное направление, предложенное Haverich A. с соавт. В 2003 г. Оно заключается в транскатетерной установке самораскрывающегося нитинолового стент-графта в грудную аорту, при этом исходно фиксированный к стент-графту синтетический протез вшивают на место дуги аорты и устьев соннных артерий Время операции сокращается до 4 ч, летальность уменьшается до 5-10%. В 2018 г. по гибридной методике в мире было выполнено почти 30 000 операций, тогда как в России – лишь 74. На мировом рынке известны 4 модели гибридных протезов: E-vita open Plus (Jotech, Germany), Thoraflex Hybrid (Vascutek), Cronus (MircoPort, Shanghai, China) и J Graft Open (Japan Lifeline, Tokyo, Japan). Первые два зарегистрированы в России, однако их крайне высокая цена (порядка 1-1,5 млн.руб.) не позволяет передовой гибридной технологии занять прочные позиции в отечественной клинической практике. С целью ликвидировать отставание России в данном разделе высокотехнологичной кардиохирургической помощи необходима разработка адекватного по цене отечественного гибридного протеза, не уступающего по характеристикам зарубежным аналогам. Цель проекта заключается в реализации оригинальной концепции комбинированного гибридного протеза с бесшовными соединениями, а также комплексной доклинической оценке новой технологии тотальной гибридной реконструкции грудной аорты и ее ветвей, созданной на основе разработанного устройства. В основе проекта лежат 2 новых технических решения конструкции комбинированного гибридного протеза с бесшовными соединениями отдельных частей: 1. по патенту на изобретение RU 2720745 (C1), по заявке № 2019114722 от 13.05.2019 «Комбинированный гибридный протез с бесшовными соединениями для "открытых" хирургических вмешательств при расслаивающих аневризмах грудной аорты и способ его имплантации» 2. по патенту на изобретение RU 2754769 (C1), по заявке № 2020136065 от 03.11.2020 «Комбинированный гибридный протез с бесшовными соединениями для протезирования грудной аорты и ее ветвей (варианты) и способ его имплантации (варианты)». Однако для успешной реализации инновационных концептов необходимо решить ряд фундаментальных вопросов, сведения о которых отсутствуют в литературе: 1) Вопрос об оптимальных показателях радиальной жесткости стент-графтов, связанный с синдромом distal stent-graft induced new entry (d-SINE) - это ситуация, при которой дистальная часть стент-графта разрывает ткань стенки аорты, разделяющую истинный и ложный каналы, вызывая дислокацию дистального конца стент-графта в ложный канал; 2) В свою очередь, решение данного вопроса, вполне возможного путем математического моделирования, связано с неизученностью биомеханических характеристик патологически измененной стенки аорты. 3) Вопрос об оптимальной податливости стент-графтов, то есть, способности изменять диаметр под действием системного давления в аорте. При низкой податливость существенно уменьшается прочность фиксации стент-графта к стенке аорты при увеличении систолического давления. 4) Значительной доработки требуют проблемы графтовой части, связанные с материалами, ткацким плетением и герметизирующей пропиткой. Большой раздел исследований связан с численным моделированием и биоинжинирингом - расчеты конструкций стентовых элементов на основе числового моделирования конструкции поведения стент-графта при функционировании в зоне имплантации. В связи с этим в состав научной группы входят представители различных отраслей научного знания – специалисты в области хирургии и трансляционной медицины (представители НМИЦ им.ак.Е.Н.Мешалкина МЗ РФ), а также прикладной механики и математического моделирования (представители ИТПМ им.С.А.Христиановича СО РАН). Верификация разработанного гибридного протеза, доставочных устройств и технологии оперативного вмешательства будет выполнена путем комплексной доклинической оценки на соответствие стандартам ГОСТ Р ИСО 25539-1-2012 и ГОСТ 7198-2013 (включая ортотопическую имплантацию крупным животным).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Медведев А.Е. Построение сложных трехмерных структур аорты конкретного пациента с помощью конечных аналитических формул Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Т. 17. No 2. С. 312–324. (год публикации - 2022)
10.17537/2022.17.312

2. Шаданов А.А., Тимченко Т.П., Владимиров С.В., Лущик П.Е., Заблоцкий А.В., Киселев С.О., Журавлева И.Ю., Сирота Д.А., Чернявский А.М. Влияние ткацких технологий на интегральные характеристики синтетических сосудистых протезов СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ, Т. 14, №6, С. 14 (год публикации - 2022)
10.17691/stm2022.14.5.02

3. Макаев А.Г., Жульков М.О., Сирота Д.А., Агаева Х.А., Гренадеров А.С., Макаев А.Г., Сабетов А.К., Хван Д.С. Об альтернативных способах анастомозирования кровеносных сосудов ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России (год публикации - 2022)

Публикации

1. Шаданов, А. А., Журавлева, И. Ю., Самойлова, Л. М., Тимченко, Т. П., Владимиров, С. В., Карпова, Е. В., Чернявский, А. М. Оценка оригинального герметизирующего покрытия с антибактериальным эффектом для синтетических сосудистых протезов. Патология кровообращения и кардиохирургия, 2023. – Т. 27. – №. 1. – С. 38-46. (год публикации - 2023)
10.21688/1681-3472-2023-1-38-46

2. Сирота, Д. А., Жульков, М. О., Хван, Д. С., Козлов, Б. Н., Протопопов, А. В., Макаев, А. Г., Чернявский, А. М. Гибридные технологии при реконструкции проксимального расслоения аорты Современные технологии в медицине, 2023. – Т. 15. – №. 3. – С. 42-52. (год публикации - 2023)
10.17691/stm2023.15.3.05

3. Сирота Д.А., Жульков М.О., Хван Д.С., Макаев А.Г., Фомичев А.В., Агаева Х.А., Сабетов А.К., Лукинов В.Л., Козлов Б.Н., Чернявский А.М. Долгосрочные результаты применения различных методик реконструкции в хирургии расслоения грудной аорты. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия., 2023; 65 (1): 43–50. (год публикации - 2023)
10.24022/0236-2791-2023-65-1-43-50

4. Сирота, Д. А., Жульков, М. О., Хван, Д. С., Козлов, Б. Н., Лукинов, В. Л., Ляшенко, М. М., Чернявский, А. М. ПРЕДИКТОРЫ ЛЕТАЛЬНОСТИ, РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ И ВОЗНИКНОВЕНИЯ АОРТОСВЯЗАННЫХ СОБЫТИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ ХИРУРГИИ ПРОКСИМАЛЬНОГО РАССЛОЕНИЯ АОРТЫ Современные технологии в медицине, 2023. – Т. 15. – №. 1. – С. 38-52. (год публикации - 2023)
10.17691/stm2023.15.1.05

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Изготовление опытных образцов компонентов комбинированного гибридного протеза, оптимизированной с использованием разработанной численной модели. Комбинированный гибридный протез грудной аорты в данном исполнении, конструктивно состоит из тканной, армированной нитинолом, самораскрывающейся стент-графтовой части нисходящей грудной аорты и соединённой с ней тканной неармированной гофрированной части дуги аорты. Гофрированная часть протеза имеет ответвление для брахеоцефальной артерии, а также перфузионную браншу и бесшовно соединяется с стент-графтовой частью нисходящей грудной аорты посредством оригинального модульного соединения. Стент-графтовая часть имеет одно ответвление самораскрывающегося брахиоцефального стент-графта. Протез и его геометрические размеры изображены на схеме (рис. чертеж модульный протеза в соединенном состоянии). Оптимальная радиальная жесткость армирующих каркасов и модульного соединения была определена на основе числовых значений, полученных в результате испытаний конструкций на сопротивление радиальному сжатию. Оптимальной считалось такая жесткость каркаса, достаточная для обеспечения герметичного модульного соединения при заданных параметрах давления крови в дуге аорты, в испытаниях in-vivo. Каркасные элементы гибридного протеза и модульного соединения выполнены из сверхэластичного никелида титана, обладающего уникальными физико-механическими свойствами и биосовместимостью. В технологический процесс изготовления каркасных элементов гибридного протеза обязательно входит 4 этапа: компьютерное проектирование, лазерная резка, термоформование и постобработка. Конструирование и моделирование проводилось в специализированных программных пакетах. Лазерная резка осуществляется из трубки никелида. Лазерная резка выполнена с помощью специализированной лазерной системы для прецизионной резки труб. На этапах термоформования и постобработки каркасному элементу задают требуемую форму, расширяя вырезанную лазером заготовку до диаметра, соответствующего сосудистому протезу, очищают от оксидной пленки, сглаживают острые кромки, придают блеск и гладкость поверхности (рисунок 3). 2. Испытания опытных образцов in vitro по ГОСТ Р ИСО 25539-1-2012 и ГОСТ 7198-2013; Радиус перегиба испытуемых протезов составил 10,9 ± 2,8 мм, что показывает удовлетворительные показатели устойчивости к перегибу. Согласно анализу, протезы диаметром 16 мм при комнатной температуре и нагревании до 37 °С статистически значимо различались при сжатии протеза на 10% (р = 0,04), 20% (р = 0,0002) и 50% (р = 0,008). Радиальное усилие стентированной части протеза диаметром 20 мм при комнатной температуре и нагревании до 37 °С статистически значимо различалось при сжатии на 10% и 20% (р = 0,0002), но при сжатии на 50% показатели радиальной жесткости уравнялись (р = 0,6). Для определения прочности синтетических протезов, браншей с стентовыми элементами и переходные зоны с анастомозами проводили оценку продольной и окружной прочности на растяжение согласно ГОСТ Р ИСО 7198-2013 и 25539: При оценке прочности анастмозов составила 35 Н. Прочность крепления отдельных стентовых элементов изучали с использованием универсальной испытательной машины ESM 303. Результаты испытаний показали, что прочность крепления стентовых элементов к графтовой части протеза при использовании непрерывных обвивных швов, выполненных крученой полиэфирной нитью 5/0, составляет в среднем 34,2  5,0 Н, что позволяет прогнозировать отсутствие при ортотопической имплантации отказов, связанных с отрывом стентовых элементов от графтовой части протеза. 3,4. Научно-исследовательские работы проводили согласно ГОСТ Р ИСО 7198-2013, ГОСТ Р ИСО 25539, ГОСТ 31618.1-2012, ГОСТ Р ИСО 14630-2017 с использованием экспериментальных животных. Экспериментальная модель включала в себя два варианта: первый вариант имплантации модульного соединения гибридного стент-графта экспериментальным животным (мини - свиньи) в позицию нисходящей грудной аорты (НГА) в условиях обходного пассивного сонно-бедренного шунтирования (модифицированный пассивный шунт Готта) [9]. Второй вариант имплантации подразумевал имплантацию комбинированного гибридного протеза с бесшовным соединением в дугу аорты. Период наблюдения составил 6 месяцев (26 недель). Оценку дегенеративных изменений проводили с использованием макро- и микроскопического исследований. Проходимость протезов оценивали с помощью выполнения селективной аортографии через 6 мес. после операции перед выведением из эксперимента. В качестве контрастного препарата применялся (Ультравист). Выявлено, что модульный сегмент гибридного протеза требует значительных доработок. Результаты оценки комбинированного гибридного протеза с бесшовным соединением для протезирования грудного отдела аорты с боковой браншей, обработанного желатином типа В и ванкомицином, продемонстрировали обнадеживающие результаты при имплантации в позицию грудного отдела аорты на модели свиней в течение 6 месяцев и могут быть расценены как приемлемая альтернатива для существующих гибридных протезов на внутреннем и международном рынке. Экспериментальные протезы хорошо функционировали в течение всего периода наблюдения без развития окклюзии протеза. Для гибридного протеза была характерна хорошая эндотелизация внутренней поверхности зоны анастомозов, низкая склонность к тромбообразованию, накоплению кальция в стенке, что является преимуществом этих имплантатов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что комбинированный бесшовный гибридный протез с дополнительной стентированной браншей упрощает выполнение реконструкции дуги аорты для реконструкции грудного отдела аорты. Таким образом, по результатам настоящего исследования подтверждена эффективность и безопасность медицинского изделия «комбинированный бесшовный гибридный протез для протезирования грудного отдела аорты» при использовании по назначению, установленному производителем. Все поставленные задачи прикладных научных исследований по заявленной тематике были успешно решены в полном объеме.

Публикации

1. Каменская О.В., Клинкова А.С., Логинова И.Ю., Поротникова С.С., Ломиворотов В.Н., Альсов С.А., Сирота Д.А., Чернявский А.М. Тревожно-депрессивные расстройства у пациентов до и в отдаленные сроки после протезирования аорты Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. , Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2024;124(8 вып. 2):83–89. (год публикации - 2024)

2. Медведев А.Е., Ерохин А.Д, Приходько Ю.М., Жульков М.О. Моделирование динамики кровообращения автономного сердечно-легочного комплекса Математическая биология и биоинформатика 2024. Т. 19. № 2. С. 354–368., Математическая биология и биоинформатика 2024. Т. 19. № 2. С. 354–368. (год публикации - 2024)

3. Сирота, Д. А., Шаданов, А. А., Муртазалиев, М. Н., Ляшенко, М. М., & Чернявский, А. М. Двойная антиагрегантная терапия при остром расслоении аорты типа А: ретроспективное одноцентровое исследование с анализом propensity score matchi Патология кровообращения и кардиохирургия. 2024;28(3):40-51., Патология кровообращения и кардиохирургия. 2024;28(3):40-51. (год публикации - 2024)

4. Шаданов, А. А., Чернявский, А. М., Сирота, Д. А., Ляшенко, М. М., Владимиров, С. В., Тимченко, Т. П., ... & Журавлева, И. Ю. Браншированный гибридный протез: экспериментальное исследование in vivo Патология кровообращения и кардиохирургия, Патология кровообращения и кардиохирургия. – 2024. – Т. 28. – №. 2. – С. 73-84. (год публикации - 2024)

5. Zhuravleva, I. Y., Shadanov, A. A., Surovtseva, M. A., Vaver, A. A., Samoylova, L. M., Vladimirov, S. V., Poveshchenko, O. V. Which Gelatin and Antibiotic Should Be Chosen to Seal a Woven Vascular Graft? International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences. – 2024. – Т. 25. – №. 2. – С. 965. (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25020965