Математическое моделирование механического поведения биологических тканей и высокотехнологичных медицинских изделий, применяемых для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы

Стентирование и ангиопластика являются малоинвазивными методами, которые применяются для лечения широкого спектра заболеваний сердечнососудистой системы и позволяют восстановить нормальные функции артерий, например, нормальные просветы коронарных или сонных артерий при их сужении изза образования атеросклеротических бляшек. Применение методов математического моделирования может послужить основой для моделирования процессов установки стентов различного назначения и усовершенствования методик проведения данных медицинских вмешательств. Задачей данного исследования является проведение анализа механического поведения коронарных сосудов, в том числе пораженных атеросклерозом, и некоторых медицинских изделий, взаимодействующих с их фрагментами. Целью данного исследования является выявление закономерностей и формулировка рекомендаций по дальнейшему применению тех или иных реологических моделей. Было проведено численное моделирование и проанализировано поведение коронарного сосуда, коронарного сосуда с атеросклеротической бляшкой при взаимодействии с баллоном, а также численное моделирование процессов сворачивания и раскрытия баллона, применяемого в ангиопластике и стентировании коронарных сосудов. Рассмотрены гиперупругие реологические модели Хольцапфеля – Гассера – Огдена (HolzapfelGasserОgden), Огдена (Ogden) и Муни – Ривлина (Mooney – Rivlin), позволяющие максимально достоверно описать механическое поведение и напряженнодеформированное состояние данных объектов. На основании результатов численного моделирования проведен анализ влияния ключевых констант материалов на напряженнодеформированное состояние баллона, коронарной артерии и коронарной артерии с атеросклеротической бляшкой. Полученные результаты и рекомендации в дальнейшем могут быть использованы при построении математических моделей и описании механического поведения других высокотехнологичных медицинских изделий.