НЕРАЗРУШАЮЩИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ КАЛЬЦИФИКАЦИИ БИОПРОТЕЗОВ КЛАПАНОВ СЕРДЦА

Основные положения

• Метод компьютерной микротомографии позволяет качественно и количественно оценивать структуру патологически кальцинированных участков эксплантированных биопротезов клапанов сердца.
• Метод позволяет оценить изменения конструктивных элементов биопротеза, возникшие в процессе его длительного функционирования.

Цель. Оценить возможности применения томографии высокого разрешения для эксплантированных дисфункциональных биопротезов митрального клапана с различными паттернами кальцификации (крупноочаговая и мелкофракционная) и конструктивными особенностями.

Материалы и методы. Объектами исследования стали единичные экземпляры биопротезов «ЮниЛайн» и «ПериКор», эксплантированные в результате развившейся дисфункции после 76 и 87 мес. соответственно функционирования в организме реципиентов. Исследование особенности локализации кальцификатов в структуре биопротезов проводили с помощью томографии высокого разрешения с последующей реконструкцией объемных изображений и количественным анализом рентгеноплотных участков. Дополнительно использовали световую микроскопию с окраской ализариновым красным С для детекции кальцификатов.

Результаты. Показано, что характер распределения и объем кальцинатов значительно различаются между исследованными образцами: у биопротеза «ЮниЛайн» основные патологические участки располагались в материале створки и составили 21,1% объема всей биоткани, у модели «ПериКор» кальцификаты располагались диффузно мелкими структурными формированиями, занимающими суммарно 5,1% биологического материала, причем основная локализация такой минерализации приходилась на «вспомогательные» структуры протеза – обшивку, выполненную из ксеноперикарда свиньи или теленка. Помимо этого, томография высокого разрешения позволила определить степень деформации каркаса биопротеза «ЮниЛайн» с отклонением стоек кнутри на 1,1–1,4 мм.

Заключение. Показана возможность качественной и количественной оценки очагов минерализации ксеноперикардиальных и ксеноаортальных биопротезов методом компьютерной микротомографии, при этом данный способ ограничен способностью выявления мелкофракционной минерализации в толще створок.

1. Бокерия Л.А., Милиевская Е.Б., Кудзоева З.Ф., Прянишников В.В., Скопин А.И., Юрлов И.А. Сердечно-сосудистая хирургия – 2018. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. Москва: ФГБУ «НМИЦССХ им. А.Н. Бакулева» МЗ РФ; 2019. 270 p.

2. Li K.Y.C. Bioprosthetic Heart Valves: Upgrading a 50-Year Old Technology. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 2019; 6. doi:10.3389/fcvm.2019.00047

3. Foroutan F., Guyatt G.H., O’Brien K., Bain E., Stein M., Bhagra S., Sit D., Kamran R., Chang Y., Devji T., Mir H., Manja V., Schofield T., Siemieniuk R.A., Agoritsas T., Bagur R., Otto C.M., Vandvik P.O. Prognosis after surgical replacement with a bioprosthetic aortic valve in patients with severe symptomatic aortic stenosis: systematic review of observational studies. BMJ (Clinical research ed.). 2016; 354: i5065. doi:10.1136/bmj.i5065

4. Одаренко Ю.Н., Рутковская Н.В., Рогулина Н.В., Стасев А.Н., Кокорин С.Г., Каган Е.С., Барбараш Л.С. Анализ 23-летнего опыта использования ксеноаортальных эпоксиобработанных биопротезов в хирургии митральных пороков сердца. Исследование факторов реципиента с позиций влияния на развитие кальциевой дегенерации. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015; (4): 17–25. doi:10.17802/2306-1278-2015-4-17-25

5. Рогулина Н.В., Одаренко Ю.Н., Журавлева И.Ю., Барбараш Л.С. Отдаленные результаты применения механических и биологических протезов у пациентов различных возрастов. Медицина и образование в Сибири. 2014; (3): 47.

6. Федоров С.А., Чигинев В.А., Журко С.А., Гамзаев А.Б., Медведев А.П. Клинические и гемодинамические результаты использования различных моделей биологических протезов для коррекции сенильных пороков аортального клапана. Современные технологии в медицине. 2016; 8(4): 292–296.

7. Dangas G.D., Weitz J.I., Giustino G., Makkar R., Mehran R. Prosthetic Heart Valve Thrombosis. Journal of the American College of Cardiology. United States; 2016; 68(24): 2670–2689. doi:10.1016/j.jacc.2016.09.958

8. Костюнин А.Е., Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю. Современное понимание механизмов структурной дегенерации биопротезов клапанов сердца. Российский кардиологический журнал. 2018;(11):145-152. doi:10.15829/1560-4071-2018-11-145-152

9. Zhuravleva I.Y., Karpova E. V., Oparina L.A., Poveschenko O. V., Surovtseva M.A., Titov A.T., Ksenofontov A.L., Vasilieva M.B., Kuznetsova E. V., Bogachev-Prokophiev A. V., Trofimov B.A. Cross-linking method using pentaepoxide for improving bovine and porcine bioprosthetic pericardia: A multiparametric assessment study. Materials Science and Engineering: C. 2021; 118: 111473. doi:10.1016/j.msec.2020.111473

10. Danilov V. V., Klyshnikov K.Y., Gerget O.M., Skirnevsky I.P., Kutikhin A.G., Shilov A.A., Ganyukov V.I., Ovcharenko E.A. Aortography Keypoint Tracking for Transcatheter Aortic Valve Implantation Based on Multi-Task Learning. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 2021; 8: 699. doi:10.3389/fcvm.2021.697737

11. VeDepo M.C., Detamore M.S., Hopkins R.A., Converse G.L. Recellularization of decellularized heart valves: Progress toward the tissue-engineered heart valve. Journal of Tissue Engineering. 2017; 8: 204173141772632. doi:10.1177/2041731417726327

12. Miclăuş T., Valla V., Koukoura A., Nielsen A.A., Dahlerup B., Tsianos G.-I., Vassiliadis E. Impact of Design on Medical Device Safety. Therapeutic Innovation & Regulatory Science. 2020; 54(4): 839–849. doi:10.1007/s43441-019-00022-4

13. Joung Y.-H. Development of Implantable Medical Devices: From an Engineering Perspective. International Neurourology Journal. 2013; 17(3): 98. doi:10.5213/inj.2013.17.3.98

14. Gellis L., Baird C.W., Emani S., Borisuk M., Gauvreau K., Padera R.F., Sanders S.P. Morphologic and histologic findings in bioprosthetic valves explanted from the mitral position in children younger than 5 years of age. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2018; 155(2): 746–752. doi:10.1016/j.jtcvs.2017.09.091

15. Lepidi H., Casalta J.-P., Fournier P.-E., Habib G., Collart F., Raoult D. Quantitative Histological Examination of Bioprosthetic Heart Valves. Clinical Infectious Diseases. 2006; 42(5): 590–596. doi:10.1086/500135

16. Uchasova E., Barbarash O., Rutkovskaya N., Hryachkova O., Gruzdeva O., Ponasenko A., Kondyukova N., Odarenko Y., Barbarash L. Impact of recipient-related factors on structural dysfunction of xenoaortic bioprosthetic heart valves. Patient Preference and Adherence. 2015; 9: 389. doi:10.2147/PPA.S76001

17. Hamdi S.E., Delisée C., Malvestio J., Da Silva N., Le Duc A., Beaugrand J. X-ray computed microtomography and 2D image analysis for morphological characterization of short lignocellulosic fibers raw materials: A benchmark survey. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2015; 76: 1–9. doi:10.1016/j.compositesa.2015.04.019

18. Markl D., Zeitler J.A., Rasch C., Michaelsen M.H., Müllertz A., Rantanen J., Rades T., Bøtker J. Analysis of 3D Prints by X-ray Computed Microtomography and Terahertz Pulsed Imaging. Pharmaceutical Research. 2017; 34(5): 1037–1052. doi:10.1007/s11095-016-2083-1

19. Орловский П.И., Гриценко В.В., Юхнев А.Д., Евдокимов С.В., Гавриленко В.И. Искусственные клапаны сердца. СПб.: ЗАО «Олма-медиа групп»; 2007. 448с.

20. Gondim Teixeira P.A., Villani N., Ait Idir M., Germain E., Lombard C., Gillet R., Blum A. Ultra-high resolution computed tomography of joints: practical recommendations for acquisition protocol optimization. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 2021; 11(10): 4287–4298. doi:10.21037/qims-21-217

21. Lin E., Alessio A. What are the basic concepts of temporal, contrast, and spatial resolution in cardiac CT? Journal of Cardiovascular Computed Tomography. 2009; 3(6): 403–408. doi:10.1016/j.jcct.2009.07.003

22. Барбараш Л.С., Рогулина Н.В., Рутковская Н.В., Овчаренко Е.А. Механизмы развития дисфункций биологических протезов клапанов сердца. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2018; 7(2): 10–24. doi:10.17802/2306-1278-2018-7-2-10-24

23. Барбараш Л.С., Борисов В.В., Рутковская Н.В., Бураго А.Ю., Одаренко Ю.Н., Стасев А.Н., Кокорин С.Г., Журавлева И.Ю. Клинико-морфологическое исследование причин дисфункций эпоксиобработанных ксеноаортальных биопротезов в митральной позиции. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2014; 7(4): 84–86.