Получение персонифицированных моделей желудка человека после рукавной гастропластики: результаты моделирования и экспериментов

Заметное увеличение случаев ожирения, происходящее в последние десятилетия в промышленно развитых странах, часто сопровождающееся высокой заболеваемостью и высоким уровнем смертности, сделало ожирение проблемой глобального здравоохранения. Бариатрическая хирургия - наиболее эффективный способ лечения тяжелой степени ожирения. Однако многие проблемы, связанные с хирургическими процедурами, еще не решены. Проведение экспериментов, основанных на новом рациональном подходе с использованием методов биоинженерии, может значительно улучшить хирургические методы, избавляя их от характерных недостатков и осложнений. Целью данной работы является построение персонифицированных компьютерных моделей резецированных желудков после рукавной гастропластики, предназначенных для воспроизведения структурно-механического поведения тканей желудка человека. Применен комбинированный экспериментально-вычислительный подход. Экспериментальные инсуффляционные тесты выполнены на девяти желудках после проведения рукавной гастропластики. С помощью метода обратного проектирования разработаны девять численных персонифицированных моделей. Для вычислительного эксперимента выбран двухслойный, армированный волокном анизотропный гиперупругий материал. Полученные результаты показали, как измененяется давление в зависимости от объема резецированных желудков. Сравнение экспериментальных и численных результатов позволило получить набор определяющих параметров, в том числе данные о напряженно-деформированном состоянии в интересующей области. Реализованный инженерный подход позволяет охарактеризовать механическое поведение тканей желудка человека. Предполагается, что полученные численные модели будут использоваться для понимания биомеханики человеческого желудка и станут клиническим инструментом, призванным помочь медицинскому персоналу оптимизировать бариатрические процедуры.