Перспективы математического моделирования для оптимизации межсистемного шунтирования при врожденных пороках сердца у детей

Обложка

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.

Об 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, Пермь

В. 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, Пермь

Артем 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, Пермь

А. 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, Пермь

Н. 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, Пермь

А. 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; Казань

В. 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, Пермь

Список литературы

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. European Association for Cardiothoracic Surgery (EACTS) congenital database, available at: http://www.eactscongenitaldb.org/db/public-reports.py?fncr42&dbname=database.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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
  17. 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.
  18. 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.
  19. Ruttmann T.G. Haemodilution enhances coagulation. Br J Anaesth 2002; 88 (4): 470–472.
  20. Marsden A.L. Simulation based planning of surgical interventions in pediatric cardiology. Phys Fluids (1994) 2013; 25 (10): 101303.
  21. Keshmiri, Amir; Andrews, Kirstie. Vascular flow modelling using computational fluid dynamics. Handbook of Vascular Biology Techniques. Springer Nature 2015; 343–361.
  22. 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.
  23. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Синельников Ю.С., Арутюнян В.Б., Породиков А.А., Биянов А.Н., Поспелова Н.С., Кучумов А.Г., Туктамышев В.С., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».