Виртуальный раскрой неостворки с учетом анизотропии при операции по неокуспидизации аортального клапана
Автор: Ватузова А.В., Легкий А.А., Калмыкова П.Ю., Колотова А.А., Саитов Д.Р., Саламатова В.Ю., Федотова П.А., Шкарбан С.Б.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 т.30, 2026 года.
Бесплатный доступ
Операция Озаки – передовая методика реконструкции аортального клапана, ключевым этапом которой является выкраивание новых индивидуальных створок из аутоперикарда пациента по стандартным шаблонам. Однако избыточный размер клапана повышает риск развития осложнений, поэтому требуется функционально полноценная створка минимального размера, обеспечивающая адекватное смыкание. Цель данного исследования – изучение влияния анизотропии механических свойств материала створки на функцию клапана для оптимизации шаблона. Исследование проводится методом конечных элементов на модели симметричного трёхстворчатого аортального клапана. Моделирование включает виртуальное размещение неостворок и расчёт диастолического состояния нового клапана в мембранном приближении. Рассматривались три потенциала для описания биомеханики клапана. Оценивались величины провисания, площади, высоты и длины коаптации. Результаты выявили оптимальные направления анизотропии для шаблона D = 24 при разных потенциалах: 45–53° для первого, 39–48° для второго и 2–43° для третьего. При правильной ориентации меньший шаблон, например, D = 18, обеспечивает лучшие характеристики и повышает эффективность. Таким образом, учет направления волокон ткани позволяет уменьшить геометрический размер створки без ухудшения её замыкательной способности, что открывает перспективы к созданию более эффективных протоколов.
Аортальный клапан, операция Озаки, неокуспидизация, анизотропия, коаптация, математическое моделирование, мембранная модель, гиперупругая модель, конечно-элементная модель
Короткий адрес: https://sciup.org/146283273
IDR: 146283273 | УДК: 531/534: [57+61] | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2026.1.02
Virtual cutting of new cups for aortic valve neocuspidization with consideration of material anisotropy
The Ozaki procedure is a modern technique for aortic valve reconstruction using the patient's autologous pericardium. The key step involves cutting new cusps (leaflets) using templates based on patient-specific anatomical landmarks. However, excessively large cusps can lead to serious complications, including coronary artery ostial obstruction and thrombosis. Minimizing risks requires creating a minimal yet functional leaflet that ensures effective coaptation. The aim of this study is to investigate the influence of the material properties of the cusp on valve function in order to optimize the neocuspidization template. The study employs finite element analysis of a symmetrical tricuspid valve model. The simulation involves the virtual placement of the neocusps and the calculation of their diastolic state using a membrane formulation. Three potentials were considered to describe the valve biomechanics. Parameters such as billowing, area, height, and length of coaptation are evaluated. The results revealed optimal anisotropy directions for the D = 24 template with different potentials: 45°–53° for the first, 39°–48° for the second and 2°–43° for the third. With proper orientation, a smaller template, such as D = 18, provides better characteristics and improves efficiency. The results indicate that accounting for the fiber direction enables a reduction in the geometric size of the leaflet without compromising its coaptation capacity, opening prospects for creating protocols that are more effective.
