Научный руководитель: к.м.н., доцент Челнокова Н.О.

Введение

Клинически значимый стеноз почечной артерии диагностируется, если имеет место уменьшение просвета сосуда более 50-75% от исходного. Развитие рестеноза в течение 1 года после проведения успешного реконструктивного вмешательства по поводу окклюзирующих поражений почечных артерий, представляет собой актуальную социальную и научную проблему [2, 3]. При проведении реконструктивно-восстановительных операций нередко возникают трудности, связанные с оценкой изменения гемодинамической картины в норме, при патологии и после хирургического лечения. Применение методов математического моделирования является на сегодняшний день ключевым инструментом для получения данных, основанных на междисциплинарном, комплексном, прикладном и пациенто-ориентированным подходе [1, 4, 5].

Цель исследования: изучить особенности морфометрических характеристик почечных артерий у лиц из группы риска по развитию вазоренальной гипертензии.

Материалы и методы

Материалом для исследования послужили 40 нативных почечных артерий 40 почек, изъятые при аутопсии трупов людей (n 20) обоего пола в возрасте от 30 до 60 лет. При исследовании морфологических и биомеханических показателей использовали следующие методы: анатомическое препарирование, ангиоморфометрию, оригинальный метод заливки сосудистого русла для приготовления коррозионных препаратов почечных артерий, одноосное растяжение на разрывной машине Instron 5944, фотографирование, протоколирование, статистического анализа. Изучали топографию, морфологические параметры (длина артерии, наружный диаметр, уровень отхождения от аорты, углы отклонения (α) и разветвления (β)), биомеханические свойства. Испытание на растяжение проводилось в пределах максимального усилия нагрузочной рамы. Использовался динамометрический датчик с допустимой нагрузкой 500 Н. Определение механических свойств материала проходило следующим образом: противоположные концы образца помещаются между зажимами испытательной машины; определяется геометрия образца и снимаются размеры (длина; ширина, толщина или радиус); задается скорость перемещения траверсы. После запуска испытания, траверса с верхним зажимом перемещается с заданной скоростью, растягивая/сжимая образец. При деформации в нем возникает сопротивление (усилие). Испытание заканчивается при разрушении материала. Во время растяжения информация об удлинении образца, скорости перемещения траверсы и испытанного образцом сопротивления контролируются и записываются.

Результаты

В ходе проведенного исследования получены следующие морфометрические показатели почечных артерий: расстояние между устьем верхней брыжеечной артерии и устьем правой почечной артерии варьирует от 1,5 до 18 мм и в среднем составляет 4±1 мм. Данный показатель для левой почечной артерии в среднем составляет 7,2±4 мм и колеблется в пределах от 4 до 30 мм. Разница высоты отхождения правой и левой почечной артерии в среднем составляет 3±0,5 мм. Вариант, где почечные артерии начинались на одном уровне, составил 20 % случаев.

Правая почечная артерия (в 70% случаев) – имеет горизонтальное направление, то есть величина угла α варьирует от 81° до 100°, и в среднем составляет 91±5°; под углом меньше 80° – нисходящее направление встретилось в 20% наблюдений, где угол α варьирует 55-80° (70±7°); и восходящее направление обнаружили в 10% случаев, где угол α в среднем составляет 99±8°. Данный показатель слева составил: горизонтальное направление (в 80% случаев) – от 64° до 100°, в среднем 82±5°, нисходящее (15% наблюдений) – 55±5° и восходящее (5% наблюдений), где угол был равен 95°. Длина почечной артерии справа колеблется от 65 до 87 мм, в среднем составляет 76±6 мм, а слева от 53 до 66 мм, в среднем – 60±5 мм. Наружный диаметр почечной артерии справа в среднем составляет 7,1±1 мм, а слева – 7,2±1 мм.

При изучения биомеханических параметров почечных артерий получен модуль Юнга (модуль упругости), характеризующий жесткость стенок. В среднем модуль упругости составил Е=2,5∙10⁶ Н/м². с возрастом к 60 годам уменьшается в некоторых наблюдениях до Е=0,5∙10⁶ Н/м². Статистически значимых билатеральных различий показателей модуля Юнга не выявлено.

Обсуждения

При исследовании выявлена билатеральная и межуровневая, возрастная изменчивость морфобиомеханических параметров почечных артерий взрослых людей. Выявлена обратная зависимость между возрастом и эластичностью тканей почечной артерии. С увеличением возраста от 30 к 60 годам образцы стенок почечных артерий демонстрируют повышенную жесткость и меньшую эластичность. Отмечено, что при наличии поражения стенки почечной артерии атеросклерозом, образцы демонстрируют повышенную жесткость, нежели не пораженные. Полученные данные позволили создать трехмерную геометрическую модель почечных артерий с учетом биомеханических параметров, полученных in vitro (рис. 1).

Рис. 1. Трехмерная геометрическая модель аорты и почечных артерий

Заключение

Полученные данные о морфологических и механических параметрах были использованы для построения 3D компьютерной гемодинамической модели сосудистого русла почечных артерий. При дальнейшей работе с данной моделью в программных пакетах SolidWorks и ANSYS Multiphysics можно будет провести численное моделирование динамики кровотока и напряжённо-деформированного состояния стенок почечных артерий с оценкой таких показателей как давление, векторы скоростей кровотока, объемный суммарный кровоток, низкие касательные напряжения на стенке, эквивалентные напряжения и модуль вектора перемещения, что необходимо знать при проведении реконструктивных операций на данных артериях.