Skip to Content

Морфобиомеханическая характеристика почечных артерий взрослых людей

ID: 2015-11-6-A-5510
Оригинальная статья (свободная структура)
ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, кафедра оперативной хирургии и топографической анатомии

Резюме

Развитие рестеноза после проведения успешного реконструктивного вмешательства, по поводу окклюзирующих поражений почечных артерий, представляет собой актуальную социальную и научную проблему. Цель исследования: изучить особенности морфометрических характеристик почечных артерий у лиц из группы риска по развитию вазоренальной гипертензии. 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. Результаты. Изучены морфобиомеханические параметры правой и левой почечной артерии. Выявлены их билатеральная и межуровневая, возрастная изменчивость. Построена трехмерная компьютерная модель почечных артерий с учетом биомеханических параметров. Заключение. С увеличением возраста ткани почечной артерии демонстрируют повышенную жесткость и меньшую эластичность. Модуль Юнга почечных артерий с возрастом уменьшается до Е=0.5∙106 Н/м2.

Ключевые слова

почечные артерии, вазоренальная гипертензия, морфометрия, биомеханика

Статья

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.

Литература

  1. Островский Н.В., Челнокова Н.О., Голядкина А.А., Мурылев В.В., Семенова Ю.И. Сочетанная изменчивость биомеханических параметров левой венечной артерии взрослых мужчин // Современные проблемы науки и образования. – 2015. № 4. – С. 472.
  2. Покровский А.В., Коков Л.С., Дан В.Н., Сунцов Д.С. Стеноз почечных артерий: частота выявления при ангиографии у больных с заболеваниями периферических артерий // Ангиология и сосудистая хирургия. – 2009. – Т. 15, № 4. – С. 26-33.
  3. Покровский А.В., Коков Л.С., Сунцов Д.С. Хирургическое лечение вазоренальной гипертензии атеросклеротической этиологии // Ангиология и сосудистая хирургия. – 2010. – Т. 16, № 4. – С. 142-154.
  4. Челнокова Н.О. Топографо-анатомические особенности ангиоархитектоники правой венечной артерии применительно к созданию компьютерной 3D-геометрической артерии // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-6. С. 1159-1163.
  5. Попков В.М., Потапов Д.Ю., Понукалин А.Н., Блюмберг Б.И. Применение метода конечных элементов в процессе математического моделирования в урологии // Бюллетень Сибирской медицины. – 2012. – Т. 11, № 2. – С. 157-163.
0
Ваша оценка: Нет



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика