Умный клапан «песню» сердца не испортит

Источник материала:

Вот уже не одно десятилетие эта простая вроде бы «форточка» постоянно видоизменяется, поскольку обнаруживаются все новые секреты, с помощью которых природа обеспечивает безотказность клапана. В конечном счете работа над протезом потребовала от конструкторов таких глубоких знаний и таких высоких технологий, что постепенно многие отказались решать бесконечные головоломки, и сегодня в клубе стран—производителей такой «запчасти» остались только трое – США, Россия и Беларусь.

Выпускаемый концерном «Планар» отечественный клапан «Планикс» ничем не уступает продукции россиян и американцев, а потому пользуется спросом. Но ученые Института механики металлополимерных систем Национальной академии наук Беларуси решили пойти дальше. Впервые в стране применив компьютерное моделирование течения крови в зоне установки искусственного клапана, они предложили и запатентовали принципиально новую конструкцию, которая позволяет значительно снизить нагрузку на сердце.

— Ранее считали, — поясняет один из авторов разработки, заведующий отделом «Механика адаптивных материалов и биомеханика», кандидат технических наук Сергей Шилько, — что положение оси качания створок клапана на работу сердца никак не влияет, а потому хирурги ставили его в случайное положение. Мы же обратили внимание на то, что поток крови закручивается по спирали, поскольку мышцы сердца сокращаются не синхронно, а группами. Это гениальное изобретение природы очень важно для организма. Ведь  винтовое движение обеспечивает снижение сопротивления кровотоку в крупных артериях, и, стало быть, сердце меньше расходует энергии. Кроме того, скорость потока в разных точках сечения сосуда никогда не бывает одинаковой, а потому положение клапана в зависимости от интенсивности физической нагрузки должно постоянно меняться. В противном случае снижается выброс крови, а в застойных зонах возрастает вероятность образования тромбов. Чтобы исключить такие осложнения, пациенты после протезирования вынуждены постоянно принимать специальные препараты.

Обеспечить автоматическую настройку системы в энергетически и биологически наиболее выгодное положение было очень заманчиво, и такое техническое решение учеными было найдено. Впрочем, само по себе оно проблему тоже не решало. Для модификации белорусского «Планикса», выполненного из углеситалла и титана с алмазоподобным покрытием, была разработана встроенная направляющая конструкция из биосовместимого полимерного материала, обладающего памятью формы и особой характеристикой трения. В результате клапан стал способен к быстрому повороту и установке в нужное положение под действием потока крови. Для реализации этой идеи были использованы также уникальные полимерные композиты.

Конструктивные и материаловедческие «изюминки» были запатентованы, а цикл биомеханических исследований экспериментальных образцов клапана послужил основой диссертационных работ молодых соавторов – аспирантов Вячеслава Хиженка и Сергея Саливончика. Медицинскую часть доклинических испытаний курировал опытный хирург профессор Владимир Аничкин.

Как считают разработчики первых моделей «Планикса» и потому наиболее взыскательные рецензенты, лауреаты Государственной премии Республики Беларусь профессор Юрий Островский (Республиканский научно-практический центр «Кардиология») и Иван Янович (концерн «Планар»), «Планикс-П», то есть с полимерным элементом, стал достойным развитием их идеи и должен выпускаться серийно. Препятствий на пути перспективной новинки к производству осталось, судя по всему, мало. Уже проведена серия необходимых экспериментов на животных, опытно-конструкторская подготовка, и дело теперь за клиническими испытаниями.

В том, что они принесут ожидаемый результат, авторы не сомневаются. Но беспокоит их то, что, как и выпускаемая сейчас модель клапана, новинка, скорее всего, будет обречена на очень ограниченный рынок. Ведь для того, чтобы клапан покупали во всем мире, необходимо потратить на международную сертификацию 1 миллион долларов! Таких денег ни у производителя, ни у разработчиков не было и нет. С внутренним белорусским сертификатом наш товар готовы брать лишь отдельные республики бывшего СССР, Индия, Пакистан и несколько других стран. Увы, мало перспектив на рынке России, поскольку она сама производит искусственные клапаны сердца. Правда, у нового «Планикса» нет аналогов, и это позволяет надеяться, что круг стран-импортеров все же удастся расширить.

По мнению специалистов, найденное белорусскими учеными решение может надолго стать определяющим в конструировании клапанов. Сами разработчики на достигнутом результате не останавливаются и уже сейчас, не дожидаясь запуска новинки в серийное производство, работают над развитием идеи адаптивного клапана. Цель поиска – создание полностью полимерной конструкции. Для обеспечения требуемого ресурса полимерных деталей планируется реализовать эффект самозалечивания возникающих микротрещин, что происходит, например, в тканях организма, когда заживают ссадины на коже.

Такой искусственный материал вовсе не плод фантазии. Предпосылки к его появлению есть уже сегодня, и дело лишь в сроках реализации задуманного. Кроме того, ожидается снижение себестоимости протеза за счет использования других эффективных технологий, над которыми ученые Института механики металлополимерных систем сегодня работают.

Возможно, в будущем, когда будет отлажена технология выращивания органов из собственных клеток организма, станут историей и эти разработки. Но, как говорится, до этого надо еще дожить. И неизвестно, как поведут себя протезы, выстроенные биотехнологическими методами из родных клеток не в лабораторных условиях, а после вживления в человеческий организм. Ведь использование биологических клапанов уже показало, что, имея много достоинств, они не лишены и недостатков. В частности, из-за отложения кальция такие протезы становят очень хрупкими  Так что всему свое время.