Ученые Пермского Политеха создали модель для операций на голени

Ученые Пермского Политеха разработали компьютерную модель для оценки риска повреждения артерий при лечении сложных переломов голени. Разработка позволяет заранее рассчитать, как установка аппарата наружной фиксации может повлиять на кровоток, сообщает ПроКазань.

При сложных переломах голени врачи часто применяют металлические конструкции, которые крепятся к кости через мягкие ткани с помощью спиц или стержней. Одним из самых известных таких устройств является аппарат Илизарова.

Основная опасность при установке подобных аппаратов связана с риском повреждения или сдавления артерии. Это может привести к нарушению кровоснабжения, кислородному голоданию тканей, отмиранию мышц, а в тяжелых случаях — к ампутации конечности.

Сейчас хирурги ориентируются на медицинские атласы и инструкции, где указаны безопасные и запретные зоны для ввода спиц. Однако такие схемы основаны на усредненных данных и не учитывают индивидуальные анатомические особенности пациента.

Поэтому риск ошибки сохраняется даже при использовании стандартных рекомендаций. Кроме того, прежние подходы не позволяли точно рассчитать, насколько изменится кровоток, если фиксатор окажется в нежелательной зоне и сузит артерию.

Исследователи Пермского Политеха впервые получили количественные данные о том, как меняется кровоснабжение голени при неправильной установке фиксаторов аппарата Илизарова. Результаты работы опубликованы в сборнике материалов конференции «Механика биомедицинских материалов и устройств».

На первом этапе ученые использовали снимки компьютерной томографии пациентов. На их основе была создана трехмерная модель голени с артериями, ответвлениями, соседними нервами, сосудами и подкожными венами.

Затем на модель нанесли безопасные, нежелательные и запретные зоны для ввода фиксаторов. После этого исследователи создали виртуальную копию аппарата наружной фиксации и совместили ее с моделью голени.

Такой подход позволил увидеть, как спицы и стержни располагаются относительно сосудов. Меняя положение фиксаторов в цифровой модели, можно подобрать точки ввода, при которых сосуды не будут повреждены.

Доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук Марина Шмурак сообщила, что ученые смоделировали ситуацию, при которой фиксатор оказывается в нежелательной зоне и сдавливает артерию, сужая ее на 50 процентов.

В ходе моделирования оценивались объем проходящей крови, скорость кровотока в зоне сужения и участки с завихрениями. Эти показатели помогают понять, насколько серьезно нарушено кровоснабжение и есть ли риск повреждения сосуда изнутри.

Расчеты показали, что при сужении артерии на 50 процентов скорость кровотока в голени снижается на 30–40 процентов. Даже частичное сдавление сосуда может привести к выраженному кислородному голоданию тканей, а при длительном сохранении такого состояния — к необратимому отмиранию мышц.

Аспирант кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Леонид Бионышев-Абрамов отметил, что исследователям удалось определить сосуды, наиболее уязвимые для разных участков голени. Именно эти анатомические структуры при неправильной установке аппарата могут травмироваться первыми.

На основе полученных данных ученые создали алгоритм оценки риска сосудистых осложнений при установке аппарата наружной фиксации. В отличие от статичных схем в медицинских атласах, он позволяет учитывать данные конкретного пациента.

Для работы с алгоритмом врач может использовать снимки компьютерной томографии, указать место перелома и тип аппарата наружной фиксации. После этого модель определит наиболее безопасные и нежелательные зоны для ввода фиксаторов.

Разработка может помочь в предоперационном планировании, снизить риск осложнений, уменьшить вероятность повторных операций и повысить качество лечения пациентов с тяжелыми переломами и заболеваниями ног.

Рекомендуем также:

1. Можно ли законно отказать инспектору ДПС в досмотре автомобиля: юрист разложил всё по полочкам
2. Сода на грядке: 3 способа помочь капусте расти быстрее и крепче с помощью простого средства
3. Не сырники и не пончики: творожные колобки с ванилином — нежные, ароматные и невероятно красивые
4. Беру 3 лимона и стакан сахара: варю янтарное варенье без горчинки — идеальный кисло-сладкий десерт к чаю
5. В квитанциях ЖКХ появился «целевой сбор» до 20 000 рублей с квартиры: что это за новый платеж и откуда он взялся