По традиции ХХVI Московский международный салон изобретений и инновационных технологий «Архимед» проходит при поддержке Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент), Торгово-промышленной палаты Российской Федерации, администраций субъектов Российской Федерации, Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов, Всемирной организации интеллектуальной собственности. Его участниками стали представители 221 организации из 35 регионов России и 27 государств.
Проект сердечных клапанов с использованием серебра ученых РНИМУ
Фото: РНИМУ
Проект сердечных клапанов с использованием серебра ученых РНИМУ
Фото: РНИМУ
Всего на конкурсе продемонстрировали около 600 инновационных проектов и изобретений. 198 из них — от зарубежных авторов и патентообладателей. Проект ученых РНИМУ им. Н. И. Пирогова «Стенд для испытания протеза сердечного клапана» был награжден серебряной медалью.
Клапаны — неотъемлемая часть нормального физиологического функционирования человеческого сердца. Они обеспечивают однонаправленный ток крови путем перекрывания венозных и артериальных проходов. При заболевании или патологии развития одного из четырех клапанов сердца восстановить его работоспособность может замена на протез. Как правило, это означает операцию на открытом сердце.
Вне зависимости от того, какие это протезы — механические или биологические, они должны в полной мере выполнять все функции. Поэтому их испытания играют важную роль в работе врачей-кардиологов и ученых. Эксперименты проводят с помощью специальных стендов, наиболее функциональные из которых производятся только за рубежом. Отсюда возникают две проблемы: сложность заказа и высокая стоимость устройств.
Ученые РНИМУ им. Н. И. Пирогова разработали проект стенда, который не уступает зарубежным аналогам. Он имитирует работу протеза сердечного клапана и может проверить характеристики последнего. Авторами разработки выступили Дмитрий Вячеславович Перевощиков, заведующий лабораторией промышленного дизайна инжинирингового центра, Дмитрий Владимирович Пузенко, заведующий кафедрой сердечно-сосудистой хирургии факультета дополнительного профессионального образования, и Дмитрий Александрович Николаев, ученый, математик.
Для испытания сердечных клапанов существует ГОСТ. Инженеры РНИМУ им. Н. И. Пирогова конструируют стенд так, чтобы в дальнейшем можно было его валидировать и проводить испытания для выдачи заключений о соответствии протеза ГОСТу. Также устройство будет полезно сотрудникам кафедры сердечно-сосудистой хирургии в проведении экспериментов и совершенствовании операционных навыков. В дальнейшем планируется получение патента на это изобретение.
Фото: РНИМУ
Фото: РНИМУ
Дмитрий Перевощиков, заведующий лабораторией промышленного дизайна инжинирингового центра РНИМУ им. Н. И. Пирогова:
— Какие бывают протезы сердечного клапана?
— Протезы клапана сердца (далее ПКС) бывают механические и биологические.
Механические ПКС представляют собой различные створчатые конструкции, помещенные в пришивное кольцо, они достаточно долговечны, их главный недостаток — необходимость в пожизненной антикоагулянтной терапии пациента после имплантации такого клапана.
Биологические протезы и специально обработанные аортальные клапаны, вмонтированные в кольцо пришивного каркаса,— это протезы из специально обработанных биологических тканей, вмонтированных в кольцо пришивного каркаса. Их главное достоинство — низкая тромбогенность. Это означает, что пациенту не потребуется пожизненная антикоагулянтная терапия после операции. Главный недостаток таких клапанов — низкая износостойкость: биологический клапан может потребовать замены уже через пять-десять лет эксплуатации.
— Как работает протез?
— Принцип работы у большинства протезов один и тот же — это створчатая конструкция, помещенная внутрь кольца. Створки смыкаются под углом, образуя шатер. Или крышу домика, если так понятнее. За счет такого расположения створки легко распахиваются при возрастании давления перед клапаном и быстро захлопываются, упираясь друг в друга, когда давление перед створками падает и поток пытается устремиться обратно.
— Как проходят испытания протезов?
— Испытания протезов строго регламентированы соответствующим ГОСТом, их очень много, и они довольно разнообразны. Это очень объемная информация, я могу вкратце описать одно из испытаний.
Протез помещают в испытательный стенд, заполняют стенд жидкостью, далее при помощи пульсового насоса начинают имитировать сокращения сердца, то есть пульсовый поток.
Пульсовый поток вынуждает открываться и закрываться створки клапана, таким образом воссозданы условия реальной эксплуатации ПКС.
Далее датчики стенда начинают фиксировать величины, которые необходимо замерить во время данного испытания. Это средний объемный поток л/мин., проходящий через клапан за десять циклов, а также падение давления в клапане и обратный переток жидкости в момент закрытия створок клапана. По прошествии необходимого количества циклов и снятия нужных показателей данные сверяют с ГОСТом и, если они удовлетворяют нормативным значениям, клапан помещают в следующий стенд — для других испытаний.
— Из каких материалов сделан протез?
— С биологическими, думаю, все понятно: это специальным образом обработанные биологические ткани. С механическими сложнее. У каждого производителя свои секреты и свои материалы, если по-простому, они сделаны из пластмассы и металла, но, конечно же, это не обычная пластмасса, а полимеры со сложным составом.
— Как потом интерпретируются и используются результаты?
— На основе полученных данных можно делать выводы о перспективности той или иной разработки в данной сфере, корректировать и изменять конструкции ПКС, улучшая результаты, определять пригодность биологических клапанов различных видов. В общем и целом, польза такая же, как от любого другого испытательного оборудования. Без опытов и испытаний наука не строится.
— Расскажите подробнее о будущем испытательном комплексе РНИМУ.
— Будущий испытательный комплекс будет включать в себя все необходимые стенды для проведения испытаний по ГОСТу. Сейчас конструируется самый первый и важный стенд, основная особенность — это применение цифровых технологий, планируется считывать данные с высокой точностью и выводить их на компьютер. Я думаю, что уход от аналоговых датчиков в сторону цифровых с микроконтроллером расширит возможности, позволит получать большой массив данных в реальном времени. Работа с этими данными на компьютере откроет новые возможности для исследования и аналитики. Очень часто в науке происходит именно так, что новые возможности по сбору и обработке данных приводят к открытию или передовой разработке. Надеюсь, наш стенд станет хорошим подспорьем в этом деле.