Врожденные пороки сердца ежегодно вызывают в пять раз больше смертей, чем все детские онкологические заболевания вместе взятые. Элисон Марсден, доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии Калифорнийского университета, разработала уникальный набор инструментов компьютерного моделирования, которые, как ожидается, улучшат способность детских хирургов проводить операции на сердце у детей. Работа Марсдена сосредоточена на разработке и использовании инструментов моделирования, чтобы обеспечить способ тестирования новых хирургических схем на компьютере, прежде чем опробовать их на пациентах, так же, как, например, инженеры используют компьютерные коды для тестирования новых конструкций самолетов или автомобилей.
При некоторых тяжелых формах врожденных пороков сердца у пациента остается только одна функциональная насосная камера сердца. Эти "единственный желудочек" дефекты обычно фатальны, если их не лечить, и требуют, чтобы пациент перенес несколько операций на сердце, заканчивая процедурой Фонтана.
В хирургии Фонтана вены, возвращающие кровь из тела к сердцу, напрямую связаны с артериями, которые отправляют дезоксигенированную кровь в легкие, образуя модифицированное Т-образное соединение. Это обходит сердце с одной стороны, так что результирующая циркуляция обеспечивает оптимальное использование одной насосной камеры. Используя модели, полученные на основе данных изображения МРТ, Марсден нашел способ оптимизировать модель Y-графта для процедуры Фонтана, которая может помочь детским хирургам определить, принесет ли эта процедура пользу пациенту, а также определить, как будет работать сердце пациента. во время умеренных упражнений. Выводы Марсдена о Y-трансплантате были опубликованы в статье под названием, "Оценка новой Y-образной экстракардиальной перегородки Фонтана с использованием вычислительной гидродинамики," в февральском номере журнала «Торакальная и сердечно-сосудистая хирургия».
Преимущество предлагаемой Марсденом конструкции Y-графта состоит в том, что ее можно оптимизировать или модифицировать для конкретного пациента путем индивидуального изготовления части трансплантата перед операцией.
"Наша цель – предоставить набор персонализированных инструментов, которые можно использовать в сотрудничестве с хирургами, чтобы определить лучшую процедуру для пациентов," Марсден сказал.
Педиатрические хирурги из Стэнфордского университета планируют использовать компьютерные модели Y-Graft Марсдена для процедуры Фонтана в конце этого года. Одним из детских кардиологов, работающих с Марсденом, является д-р. Джефф Файнштейн, доцент кафедры педиатрии (кардиологии) в Стэнфорде со специализацией в области интервенционной кардиологии и директор Центра легочно-сосудистых заболеваний Веры Моултон Уолл в Стэнфорде.
"Работа Элисон позволяет нам смотреть на вещи, на которые мы не можем смотреть иначе," Файнштейн сказал. "Вся концепция симуляционной медицины предлагает пациентам возможность попробовать что-то с нулевым риском. С помощью этого типа компьютерного моделирования вы можете провести 100 симуляций, прежде чем когда-либо попробуете его на пациенте."
Марсден также работал с доктором. Джон Ламберти, профессор отделения хирургии Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего.
"Исследования, которые проводит Элисон, очень актуальны для лечения самых сложных форм врожденных пороков сердца," сказал Ламберти, также детский кардиохирург и директор Института сердца в детской больнице Рэди. "Этот тип компьютерного моделирования может обеспечить пациенту более долгую работу сердца и лучшую переносимость упражнений, особенно в подростковом возрасте и в зрелом возрасте, когда процедуры Фонтана обычного типа начинают давать сбой."
Часть работы Марсдена над Y-Graft включает увеличение скорости потока для имитации упражнений.
"Эти симуляции позволяют нам получить информацию, которую трудно измерить в клинике," Марсден сказал . "Таким образом, мы можем разработать что-то, что позволит пациенту хорошо работать как в покое, так и во время упражнений
Марсден – которая присоединилась к преподавательскому составу школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс в 2007 году после получения докторской степени.D. в Стэнфордском университете – надеется в конечном итоге применить свои текущие исследования и компьютерные модели к целому ряду сердечно-сосудистых заболеваний как у детей, так и у взрослых.
"Одна из причин, по которой я приехал в Калифорнийский университет в Сан-Диего, заключалась в том, что это действительно отличное место для такой работы," Марсден сказал. "У нас есть один из лучших отделов биоинженерии в стране, а также ведущий отдел машиностроения и медицинская школа. У меня было много предложений, но я выбрал Калифорнийский университет в Сан-Диего из-за сильного сочетания инженерных и медицинских знаний. Сан-Диего также имеет огромное присутствие в области биотехнологий, что является плюсом для исследователей в этом регионе."
Источник: Калифорнийский университет в Сан-Диего