Mokslo ir technologijų pasaulis

Technologinių naujovių šuolis neaplenkia ir medicinos. Prieš kelerius metus Lietuvoje pradėtas taikyti naujas kardiochirurginis metodas, esant širdies mitralinio vožtuvo nesandarumui – operacija atliekama nestabdant širdies. Siekdamas prisidėti prie širdies vožtuvų ydą turinčių žmonių gydymo, Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) Biomechanikos inžinerijos katedros dr. Gediminas Gaidulis sukūrė kompiuterinį modelį, leidžiantį simuliuoti susirgimus ar atlikti virtualias operacijas.

„Atliktas tyrimas – tai pirmieji žingsniai žmogaus širdies ir kraujotakos sistemos modeliavimo srityje. Konsultuojant Vilniaus universitetinės ligoninės Santaros klinikų Kardiologijos ir angiologijos centro vadovui prof. Audriui Aidiečiui, tyrimo metu siekėme geriau pažinti širdies mitralinio vožtuvo biomechaniką, ypač esant vožtuvo nesandarumui, ir įvertinti transapikalinės nesandarumo korekcijos poveikį vožtuvo funkcijai. Taip pat norėjome atlikti tokios chirurginės operacijos kompiuterinę simuliaciją ir palyginti gaunamus rezultatus su realiais klinikiniais atvejais“, – pasakoja G. Gaidulis.

Anot G. Gaidulio, turint kompiuterinį vožtuvo modelį ir keičiant jo parametrus, kompiuteriu galima ne tik simuliuoti įvairius susirgimus, bet ir „išbandyti“ skirtingus tokių susirgimų gydymo metodus ar atlikti virtualias operacijas. Toks tyrimo būdas ateityje taps naudingu įrankiu, padedančiu prognozuoti įvairių mitralinio vožtuvo chirurginių operacijų rezultatus.

„Žmogaus širdis turi keturis vožtuvus: tarp kairiojo skilvelio ir prieširdžio turi dviburį, vadinamą mitraliniu, vožtuvą. Mitralinis vožtuvas sudarytas iš dviejų burių, kurias prilaiko chordos. Kad širdis veiktų kaip pompa, visi vožtuvai turi būti sandarūs, gerai veikiantys – laiku atsidaryti ir užsidaryti. Jei chordos plyšta, burės tinkamai neužsidaro, todėl kraujas grįžta atgal į kairįjį prieširdį. Užsitęsus šiam procesui, vystosi širdies nepakankamumas“, – sako prof. A. Aidietis.

Tradiciškai mitralinio vožtuvo nesandarumo korekcija atliekama atviros širdies operacijos metu, kai prapjaunamas krūtinkaulis, stabdoma širdies veikla ir tik tuomet tvarkomas vožtuvas. Prof. Audrius Aidietis yra vienas pirmųjų pasaulyje pradėjęs taikyti naują kardiochirurgijos metodą, leidžiantį nestabdant paciento širdies prisiūti nutrūkusias mitralinio vožtuvo chordas. Tokia operacija vadinama transapikaline mitralinio vožtuvo korekcija. Taikant šį metodą, chirurgams prieš operaciją ar jos metu kyla klausimų, kurioje širdies vietoje daryti pjūvį, kiek reikia siūlių, kokia jėga jas reikėtų įtempti. Todėl tyrime, pasitelkus skaitinį modeliavimą, ir siekta atsakyti į šiuos klausimus.

Profesorius atkreipia dėmesį, kad naujosios technologijos vystosi tokia linkme, kad žmonės operacijų metu būtų kuo mažiau traumuojami. „Nauja technologija leidžia nepjauti krūtinkaulio, užtenka kelių centimetrų pjūvio širdies viršūnėje, per kurį specialiu aparatu patenkama į širdį, ultragarsu randama nutrūkusi mitralinio vožtuvo burė, kuri susiuvama specialiais siūlais, pritraukiančiais burę ir leidžiančiais vožtuvui vėl sandariai užsidaryti – tokiu būdu panaikinamas vožtuvo nesandarumas. Anksčiau, norėdami pagydyti nesandarų vožtuvą, išilgai prapjaudavome pacientui krūtinkaulį, atverdavome krūtinės ląstą, prijungdavome dirbtinės kraujo apytakos aparatą. Naujas būdas padeda išvengti dirbtinės kraujo apytakos naudojimo ir leidžia operaciją atlikti normaliai dirbančios širdies sąlygomis“, – teigia profesorius.

Mitralinio vožtuvo geometrija yra gana sudėtinga ir individuali, todėl kiekvienam pacientui turi būti kuriamas atskiras kompiuterinis mitralinio vožtuvo modelis. „Tyrimo metu išnagrinėjome du atvejus ir pagal pacientų ultragarsinio tyrimo metu gautus duomenis sukūrėme du skaitmeninius mitralinio vožtuvo modelius. Šie modeliai buvo panaudoti chirurginių operacijų simuliacijoms ir mitralinio vožtuvo funkcijų po nesandarumo korekcijos procedūrų įvertinimui. Abiem atvejais atlikę virtualią korekciją nustatėme, kaip po tokios operacijos širdies ciklo metu kontaktuoja vožtuvo burės, įvertinome, ar apskaičiuotieji biomechaniniai sistemos parametrai neviršija kritinių verčių. Tokie rezultatai ateityje galėtų būti naudojami planuojant chirurginę operaciją.

Praktikoje tyrimo metu gautus rezultatus taikyti dar ankstoka, reikėtų išnagrinėti daugiau klinikinių atvejų, taip pat pritaikyti sukurtą tyrimo metodiką naudojimui klinikoje, kad ja galėtų naudotis gydytojai, nes šiuo metu ji tam dar nėra pritaikyta. Visgi artimiausiu metu tą ruošiamės įgyvendinti“, – sako VGTU mokslininkas G. Gaidulis.  

Jis priduria, kad prie jų atliekamo tyrimo planuoja prisidėti daugiau mokslininkų tiek iš mechanikos inžinerijos, tiek ir iš medicinos srities. Jiems padedant, tikimasi sukurti klinikinį įrankį, leidžiantį prognozuoti mitralinio vožtuvo korekcijos rezultatus. Praktikoje taikomų panašių įrankių šiuo metu dar nėra.