Спрогнозировать рецидивы ишемии сердца после установки стента поможет трехмерная модель

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами смоделировали процесс сужения артерий сердца после установки стента. Такое послеоперационное осложнение опасно тем, что может стать причиной ишемии или инфаркта миокарда. Полученные данные помогут разработать стенты оптимальной формы, а также предложить методы профилактики, которые снизят частоту подобных осложнений.

Ученые из Национального центра когнитивных исследований Университета ИТМО (Санкт-Петербург) и Амстердамского университета (Нидерланды) создали трехмерную вычислительную модель, которая воспроизводит сужение артерии после установки стента. В отличие от двумерной версии трехмерная моделирует патологию точнее. 

Она включила в себя три подмодели. Первая имитировала расширение артерии баллоном, которое осуществляют перед введением стента, а также саму установку конструкции; вторая воспроизводила биологическое и физическое состояние каждой клетки сосуда в месте установки стента; третья рассчитала то, как течет кровь. 

Авторы исследовали четыре параметра, которые потенциально могли вызывать сужение артерий: время регенерации внутренней поверхности сосуда, максимальное механическое напряжение, которое способны выдерживать клетки стенок, скорость кровотока и количество пор в эндотелии, выстилающем артерии изнутри.

На ранних этапах причиной развития патологии оказалось большое количество пор на внутренней поверхности артериальной стенки, то есть чем проще клеткам было попасть из внутренних слоев стенки сосуда в его просвет, тем сильнее сужение. 

На поздних и клинически значимых стадиях определяющими факторами стали время восстановления функции клеток поверхности сосуда и скорость кровотока, которая оказывала механическое воздействие на неизбежно повреждаемый при операции сосуд. 

Быстрое течение крови приводит к тому, что клетки выстилки сосуда начинают выделять вещества, которые подавляют клеточный рост, а вот при медленном кровотоке этого не происходило, клеточная масса продолжала расти, и артерия сужалась.

«Конечная цель проекта – довести модель до такого состояния, когда ее можно будет задействовать непосредственно в расчетах рисков развития рестеноза для конкретного стента», — рассказал один из авторов Павел Зун, научный сотрудник Национального центра когнитивных разработок Университета ИТМО.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of the Royal Society Interface.