Перспективы математического моделирования для оптимизации межсистемного шунтирования при врожденных пороках сердца у детей
- Авторы: Синельников Ю.С.1, Арутюнян В.Б.1, Породиков А.А.1, Биянов А.Н.2, Поспелова Н.С.2, Кучумов А.Г.3,4, Туктамышев В.С.3
-
Учреждения:
- Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии имени С.Г. Суханова
- Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
- Пермский национальный исследовательский политехнический университет
- Казанский (Приволжский) федеральный университет
- Выпуск: Том 39, № 1 (2022)
- Страницы: 74-84
- Раздел: Методы диагностики и технологии
- URL: https://journal-vniispk.ru/PMJ/article/view/104299
- DOI: https://doi.org/10.17816/pmj39174-84
- ID: 104299
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель. Проведен анализ факторов риска развития осложнений у 35 новорожденных и детей первого года жизни при проведении процедуры модифицированного шунтирования Блэлока – Тауссига (МБТШ). Изучены возможности математического моделирования системы «аорта – шунт – легочная артерия» для оценки эффективности функционирования шунта.
Материалы и методы. Исследование проводилось с 2016 по 2021 г. Медиана возраста на момент операции составила 10 (3,5–30) дней (от 1 до 180), медиана массы тела – 3,0 (2,8–3,54) кг. Медиана размера шунта составляла 3,5 мм (3,5–3,5), а медиана размера шунта на 1 кг массы тела – 1,11 (1,0–1,21) мм/кг. Увеличение размера шунта потребовалось 4 (11,4 %) пациентам из 35. В сотрудничестве с Пермским политехническим университетом в рамках программы оценки гидродинамического моделирования для оценки кровотока через МБТШ данные 4 пациентов были обработаны математически.
Результаты. Три (9 %) пациента из 35 умерли через 3 (2,5–11,0) дня из-за кардиореспираторной декомпенсации. Единственным прогностически неблагоприятным фактором риска смертности стали большие величины отношения – размер шунта к массе тела (p = 0,023). По данным математического моделирования было установлено, что поток крови по легочным артериям во всех анализируемых типах шунтов был не симметричен.
Выводы. Процедура МБТШ продолжает оставаться процедурой высокого риска, что связано со значительной заболеваемостью и смертностью в раннем послеоперационном периоде. Математическое моделирование системы «аорта – шунт – легочная артерия» перед операцией позволит выбрать оптимальный диаметр шунта и место его имплантации и станет одним из этапов к персонифицированной хирургии врожденных пороков сердца в будущем.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Ю. С. Синельников
Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии имени С.Г. Суханова
Автор, ответственный за переписку.
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8294-662X
доктор медицинских наук, сердечно-сосудистый хирург, главный врач
Россия, ПермьВ. Б. Арутюнян
Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии имени С.Г. Суханова
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1730-9050
доктор медицинских наук, сердечно-сосудистый хирург, заведующий кардиохирургическим отделением
Россия, ПермьАртем Александрович Породиков
Федеральный центр сердечно-сосудистой хирургии имени С.Г. Суханова
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3624-3226
сердечно-сосудистый хирург
Россия, ПермьА. Н. Биянов
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9314-3558
кандидат медицинских наук, доцент кафедры педиатрии с курсом поликлинической педиатрии
Россия, ПермьН. С. Поспелова
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0075-0226
кандидат медицинских наук, доцент кафедры детских инфекционных болезней
Россия, ПермьА. Г. Кучумов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет; Казанский (Приволжский) федеральный университет
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0466-175X
кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики; научный сотрудник
Россия, Пермь; КазаньВ. С. Туктамышев
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Email: ysinelnikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3994-0388
кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики
Россия, ПермьСписок литературы
- McKenzie E.D., Khan M.S., Samayoa A.X. et al. The Blalock-Taussig shunt revisited: a contemporary experience. J Am CollSurg 2013; 216 (4): 699–704.
- Williams J.A., Bansal A.K., Kim B.J. et al. Two thousand Blalock-Taussig shunts: a six-decade experience. Ann Thorac Surg 2007; 84: 2070–2075.
- Moulton A.L., Brenner J.I., Ringel R. et al. Classic versus modified Blalock-Taussig shunts in neonates and infants. Circulation 1985; 72: II35–44.
- Blalock a, taussig hb. The surgical treatment of malformations of the heart: in which there is pulmonary stenosis or pulmonary atresia. jama 1945; 128 (3): 189–202.
- de Leval M.R., McKay R., Jones M., Stark J., Macartney FJ.J Modified Blalock-Taussig shunt. Use of subclavian artery orifice as flow regulator in prosthetic systemic-pulmonary artery shunts. Thorac Cardiovasc Surg 1981; 81 (1): 112–119.
- Gold J.P., Violaris K., Engle M.A. et al. A five-year clinical experience with 112 Blalock-Taussig shunts. J CardSurg 1993; 8: 9–17.
- Verena Dirks, René Prêtre, Walter Knirsch, Emanuela R. Valsangiacomo Buechel, Burkhardt Seifert, Martin Schweiger, Michael Hübler and Hitendu Dave. Modified Blalock Taussig shunt: a not-so-simple palliative procedure. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery 2013; 44: 1096–1102.
- Curzon C.L., Milford-Beland S., Li J.S. et al. Cardiac surgery in infants with low birth weight is associated with increased mortality: analysis of the Society Of Thoracic Surgeons Congenital Heart Database. J Thorac Cardiovasc Surg 2008; 135: 546–555.
- Alsoufi B., Gillespie S., Mori M., Clabby M., Kanter K., Kogon B. Factors affecting death and progression towards next stage following modified Blalock-Taussig shunt in neonates. Eur J Cardiothorac Surg 2016; 50: 169–177.
- European Association for Cardiothoracic Surgery (EACTS) congenital database, available at: http://www.eactscongenitaldb.org/db/public-reports.py?fncr42&dbname=database.
- Orlando Petrucci, O'Brien S.M., Jacobs M.L., Jacobs J.P., Manning P.B., Eghtesady P. Risk factors for mortality and morbidity after the neonatal Blalock-Taussig shunt procedure. Ann Thorac Surg 2011; 92 (2): 642–652.
- Myers J.W., Ghanayem N.S., Cao Y. et al. Outcomes of systemic to pulmonary artery shunts in patients weighing less than 3 kg: analysis of shunt type, size, and surgical approach. J Thorac Cardiovasc Surg 2014; 147: 672–677.
- Gedicke M., Morgan G., Parry A., Martin R., Tulloh R. Risk factors for acute shunt blockage in children after modified Blalock-Taussig shunt operations. Heart Vessels 2010; 25 (5): 405–409.
- Shibata M., Itatani K., Oka N., Yoshii T., Nakamura Y., Kitamura T., Horai T., Miyaji K. Optimal Graft Size of Modified Blalock-Taussig Shunt for Biventricular Circulation in Neonates and Small Infants. Int Heart J 2015; 56 (5): 533–536.
- Michio Yokota M.D. Ryusuke Muraoka M.D. Minoru Aoshima M.D. Shinichi Nomoto M.D. Yoshishada Shiraishi et al. Modified Blalock-Taussig shunt following long-term administration of prostaglandin E1 for ductus-dependent neonates with cyanotic congenital heart disease. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery 1985; 90 (3): 399–403.
- Neichuan Zhanga, Haiyun Yuanb, Xiangyu Chen, Jiawei Liu, Chengbin Zhou, Meiping Huang, Qifei Jian, Jian Zhuang Hemodynamic of the patent ductus arteriosus in neonates with modified Blalock-Taussig shunts Computer Methods and Programs in Biomedicine 2020; 186: 105223
- Zahorec M., Hrubsova Z., Skrak P., Poruban R., Nosal M., Kovacikova L. A comparison of Blalock-Taussig shunts with and without closure of the ductus arteriosus in neonates with pulmonary atresia. Ann Thorac Surg 2011; 92 (2): 653–658.
- Sahoo T.K., Chauhan S., Sahu M., Bisoi A., Kiran U. Effects of hemodilution on outcome after modified Blalock-Taussig shunt operation in children with cyanotic congenital heart disease. J Cardiothorac Vasc Anesth 2007; 21: 179–183.
- Ruttmann T.G. Haemodilution enhances coagulation. Br J Anaesth 2002; 88 (4): 470–472.
- Marsden A.L. Simulation based planning of surgical interventions in pediatric cardiology. Phys Fluids (1994) 2013; 25 (10): 101303.
- Keshmiri, Amir; Andrews, Kirstie. Vascular flow modelling using computational fluid dynamics. Handbook of Vascular Biology Techniques. Springer Nature 2015; 343–361.
- Malota Z., Nawrat Z., Kostka P., Mizerski J., Nowinski K., Waniewski J. Physical and computer modelling of blood flow in a systemic-to-pulmonary shunt. Int J Artif Organs 2004; 27 (11): 990–999.
- DeCampli W.M., Ricardo Argueta-Morales I., Divo E., Kassab A.J. Computational fluid dynamics in congenital heart disease. Cardiol. Young 2012; 22 (6): 800–808.
Дополнительные файлы
