Зниження ризику тромбозу у пацієнтів зі штучними клапанами серця
Щороку більше 100 000 людей отримують механічний клапан серця. Оскільки у носіїв штучних клапанів серця підвищений ризик тромбозів (згустків крові) та інсульту, вони потребують антикоагуляції протягом усього життя.
Ризик тромбозу спостерігали під час вивчення пацієнтів після імплантації штучних клапанів. До цього часу механізм, за допомогою якого штучні клапани викликають утворення тромбів, у більшому відсотку, ніж інші типи клапанів, наприклад біологічні, був невизначеним.
Потік крові може стати бурхливим, коли він стикається зі зміною напрямку потоку, що раптово змінює швидкість. Турбулентний кровотік викликає додаткові сили, що збільшують ризик утворення тромбів. З часом тромби збільшуються в розмірах, доки їх не можна буде мобілізувати, переносячи через кров у мозок, де вони можуть спричинити інсульт, блокуючи артерію мозку.
Зовсім недавно команда інженерів з інженерно-серцево-судинної групи з Бернського університету виявила механізм, який може сприяти тромбозу, використовуючи складні математичні методи гідродинаміки (різновид механіки рідини). Ці методи використовуються протягом багатьох десятиліть для розробки літальних апаратів і вперше застосовуються в галузі медицини. За допомогою комп’ютерного моделювання вченим вдалося продемонструвати, що нинішня форма штучних клапанів спричиняє значний ступінь турбулентності в крові. Вони помітили, що кров потрапляє на край клапанів, стаючи турбулентною і таким чином утворюючи вихори на цьому рівні. Сильні сили, що виникають в результаті всього цього процесу, можуть активувати каскад згортання, змушуючи тромб утворюватися відразу за клапаном.
Механічні клапани серця, що використовувались у дослідженні, складалися з металевого кільця та 2 рухомих частин, таким чином, щоб рухомі частини відкривались і закривалися з кожним серцебиттям, пропускаючи кров від серця до тіла, але не назад.
Дослідники також намагалися з'ясувати, як поліпшити механічні клапани. Таким чином, вони помітили, що зміна структури клапанів зменшує ступінь турбулентності крові, яка в кінцевому підсумку виявляється такою ж, як у звичайного серця. Турбулентний кровотік значно зменшить згустки крові та ризик інсульту.
Оскільки вони були спроектовані в 1970-х роках, модель механічного клапана зазнала незначних змін. Група інженерів Берна вивчає серцево-судинні захворювання, такі як хвороби клапанів та інфаркт міокарда, сподіваючись поліпшити довготривалу довговічність та біосумісність терапевтичних пристроїв.