БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИРУРГИЧЕСКИХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ЖЕЛЧНОКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ И ЕЁ ОСЛОЖНЕНИЙ
Автор: Алексей Геннадьевич Кучумов
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Желчь участвует в переваривании жиров и регуляции пищеварения. Динамика течения желчи зависит от эффективности работы желчного пузыря, играющего значительную роль в физиологии билиарной системы. Некоторые факторы, такие как беременность, прием некоторых лекарственных препаратов (влияющих на обмен холестерина и билирубина), ожирение, голодание, употребление жирной пищи, нарушения метаболизма, сахарный диабет и др. приводят к изменениям химического состава желчи, которая приобретает способность образовывать желчные камни (так называемая литогенная желчь). Другой причиной образования желчных камней является неправильная работа желчного пузыря на этапах наполнения и опорожнения.
Холецистэктомия (удаление хирургического желчного пузыря) – наиболее часто выполняемая операция при лечении желчнокаменной болезни. Тем не менее, следует отметить, что результаты операции не всегда успешны. Для анализа пост-операционных осложнений была разработана индивидуализированная модель течения желчи во внепеченочных желчных протоках с учётом взаимодействия «жидкость-твердое тело». Трехмерная геометрия внепеченочных желчных протоков была создана на основе обработки МРТ изображений реальных пациентов. Была исследована реология желчи в норме и при патологии, а также выполнены исследования по нахождению механических свойств желчных протоков из эксперимента на раздувание. В результате моделирования можно оценить распределение скоростей, давлений, сдвиговых напряжений в норме (рис. 1, а), при патологии (рис. 1, b), после удаления желчного пузыря (рис. 1, c), при присутствии камня в пузырном протоке (рис. 1, d). В работе представлены результаты индивидуализированного моделирования хирургических вмешательств (холицистэктомия, стентирование, закрытие передней брюшной стенки), которые легли в основу работы программного продукта по принятию решений в хирургии желчнокаменной болезни.
Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ 16-08-00718 и гранта Государственное задание 2017-2019 шифр проекта 19.7286.2017/8.9.
1. Kuchumov A.G., Gilev V.A., Popov V.A., Samartsev V.A., Gavrilov V.A. Non-Newtonian flow of pathological bile in the biliary system: experimental investigation and CFD simulations // Korea–Australia Rheology Journal. 2014. Vol. 26. P. 81–90.
