Медицинская Техника / №1, 2017 / с. 1-5

Системы визуального и роботизированного ассистирования транскатетерной имплантации протезов клапанов сердца

Е.А. Овчаренко, Г.В. Саврасов, К.Ю. Клышников

Аннотация

Транскатетерная имплантация протезов клапанов сердца (ТИПКС) представляет собой комплексный метод, результаты которого зависят от каждого компонента биотехнической системы, в связи с чем не всегда удается избежать осложнений. Новые медицинские технологии, а именно роботизированные системы (РС) и системы визуального ассистирования (СВА), призваны устранить данные недостатки и сделать процедуру менее зависимой от человеческого фактора. В обзоре рассмотрены основные существующие и перспективные технологиии СВА и РС, показана роль их интеграции, выделены основные требования к РС ТИПКС следующего поколения.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Евгений Андреевич Овчаренко, научный сотрудник, ФГБНУ «НИИ КПССЗ», г. Кемерово,
Геннадий Викторович Саврасов, д-р техн. наук, профессор, кафедра БМТ-2, МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва,
Кирилл Юрьевич Клышников, научный сотрудник, ФГБНУ «НИИ КПССЗ», г. Кемерово,
e-mail: KlyshnikovK@gmail.com

Список литературы

1. Овчаренко Е.А. Влияние конструктивных особенностей на клинические результаты имплантации транскатетерных биопротезов клапана аорты // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 2014. № 5. Т. 173. С. 86-90.
2. Марголина А.А., Груздев К.А., Лепилин М.Г. и др. Осложнения транскатетерного протезирования аортального клапа- на // Кардиология. 2016. Т. 56. № 2. С. 35-39.
3. Ovcharenko E.A., Klyshnikov K.Y., Nushtaev D.V. et al. Investigation of the tubular leaflet geometry of an aortic heart valve prosthesis by finite-element analysis // Biophysics. 2015. Vol. 60. № 5. PP. 827-834.
4. Ершов Ю.А., Щукин С.И. Основы анализа биотехнических систем. Теоретические основы БТС / Учеб. пособие для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 526 с.
5. Ovcharenko E.A., Klyshnikov K.U., Vlad A.R. et al. Сomputer- aided design of the human aortic root // Computers in Biology and Medicine. 2015. № 54. PP. 109-115.
6. Овчаренко Е.А., Клышников К.Ю., Влад А.Р. и др. Анатомическое обоснование трехмерных моделей корня аорты человека // Клиническая физиология кровообращения. 2013. № 2. С. 12-20.
7. Toma M., Jensen M.O., Einstein D.R. et al. Fluid-Structure Interaction Analysis of Papillary Muscle Forces Using a Comprehensive Mitral Valve Model with 3D Chordal Structure // Ann. Biomed. Eng. 2016. Vol. 44. № 4. PP. 942-953.
8. Lou J., Obuchowski N.A., Krishnaswamy A. et al. Manual, semiautomated, and fully automated measurement of the aortic annulus for planning of transcatheter aortic valve replacement (TAVR/TAVI): Analysis of interchangeability // J. Cardiovasc. Comput. Tomogr. 2015. Vol. 9. № 1. PP. 42-49.
9. Merk D.R., Karar M.E., Chalopin C. et al. Image-guided transapical aortic valve implantation: Sensorless tracking of stenotic valve landmarks in live fluoroscopic images // Innovations (Phila). 2011. Vol. 6. № 4. PP. 231-236.
10. Nguyen D.L., Garreau M., Auffret V. et al. Intraoperative tracking of aortic valve plane // Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 2013. PP. 4378-4381.
11. Samin M., Juthier F., Van Belle C. et al. Automated 3D analysis of multislice computed tomography to define the line of perpendicularity of the aortic annulus and of the implanted valve: Benefit on planning transcatheter aortic valve replacement // Catheter. Cardiovasc. Interv. 2014. Vol. 83. № 1. PP. 119-127.
12. Xia Y., Hussein S., Singh V. et al. Context region discovery for automatic motion compensation in fluoroscopy // Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2016. Vol. 11. № 6. PP. 977-985.
13. Blumenstein J.M., Van Linden A., Moellmann H. DynaCT- Guided Anatomical Rotation of the SAPIEN XT Valve during Transapical Aortic Valve Implantation: Proof of Concept // Thorac. Cardiovasc. Surg. 2013. Vol. 61. № 5. PP. 409-413.
14. Kliger C., Jelnin V., Sharma S. et al. CT angiography- fluoroscopy fusion imaging for percutaneous transapical access // JACC Cardiovasc. Imaging. 2014. Vol. 7. № 2. PP. 169-177.
15. Ovcharenko E.A., Klyshnikov K.U., Savrasov G.V. et al. Predicting the outcomes of transcatheter aortic valve prosthesis implantation based on the finite element analysis and microcomputer tomography data // Sovremennye tehnologii v medicine. 2015. Vol. 8. № 1. PP. 82-92.
16. Kadakia M.B., Silvestry F.E., Herrmann H.C. Intracardiac echocardiography-guided transcatheter aortic valve replacement // Catheter. Cardiovasc. Interv. 2015. Vol. 85. № 3. PP. 497-501.
17. Currie M.E., McLeod A.J., Moore J.T. et al. Augmented Reality System for Ultrasound Guidance of Transcatheter Aortic Valve Implantation // Innovations (Phila). 2016. Vol. 11. № 1. PP. 31-39.
18. McLeod A.J., Currie M.E., Moore J.T. et al. Phantom study of an ultrasound guidance system for transcatheter aortic valve implantation // Comput. Med. Imaging Graph. 2016. № 50. PP. 24-30.
19. Saeedi M., Thomas A., Shellock F.G. Evaluation of MRI issues at 3-Tesla for a transcatheter aortic valve replacement (TAVR) bioprosthesis // Magn. Reson. Imaging. 2015. Vol. 33. № 4. PP. 497-501.
20. Horvath K.A., Mazilu D., Kocaturk O. et al. Transapical aortic valve replacement under real-time magnetic resonance imaging guidance: Experimental results with balloon-expandable and selfexpanding stents // Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2011. Vol. 39. № 6. PP. 822-828.
21. McVeigh E.R., Guttman M.A., Lederman R.J. et al. Real-time interactive MRI guided cardiac surgery: Aortic valve replacement using a direct apical approach // Magn. Reson. Med. 2006. Vol. 56. № 5. PP. 958-964.
22. Schultz C.J., Lauritsch G., Mieghem N. Rotational angiography with motion compensation: First-in-man use for the 3D evaluation of transcatheter valve prostheses // EuroIntervention. 2015. Vol. 11. № 4. PP. 442-449.
23. Negoro M., Tanimoto M., Arai F. et al. An intelligent catheter system robotic controlled catheter system // Interv. Neuroradiol. 2002. № 7. PP. 111-113.
24. Саврасов Г.В., Беликов Н.В., Хайдукова И.В. Роботизация управления катетером при выполнении процедур интервенционной радиологии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 7. С. 31-38.
25. Саврасов Г.В., Беликов Н.В., Хайдукова И.В. Медицинская робототехника в интервенционной радиологии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 7. С. 39-47.
26. Mahmud E., Dominguez A., Bahadorani J. First-in-Human Robotic Percutaneous Coronary Intervention for Unprotected Left Main Stenosis // Catheter. Cardiovasc. Interv. 2016. Vol. 11. № 2. PP. 12-18.
27. Smilowitz N.R., Moses J., Sosa F. et al. Robotic-Enhanced PCI Compared to the Traditional Manual Approach // J. Invasive Cardiol. 2014. Vol. 26. № 7. PP. 318-321.
28. Riga C.V., Bicknell C.D., Rolls A. Robot-assisted Fenestrated Endovascular Aneurysm Repair (FEVAR) Using the Magellan System // Journal of Vascular and Interventional Radiology. 2013. № 24. PP. 191-196.
29. Rippela R.A., Rolls A.E., Riga C.V. et al. The use of robotic endovascular catheters in the facilitationof transcatheter aortic valve implantation // Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2014. Vol. 45. № 5. PP. 836-841.
30. Girardi L.N., Krieger K.H., Mack C.A. et al. No-clamp technique for valve repair or replacement in patients with a porcelain aorta // Ann. Thorac. Surg. 2005. № 80. PP. 1688-1692.
31. Reinsfelt B., Westerlind A., Ioanes D. et al. Transcranial Doppler microembolic signals and serum marker evidence of brain injury during transcatheter aortic valve implantation // Acta Anaesthesiol. Scand. 2012. № 56. PP. 240-247.
32. Mazomenos E.B., Chang P.L., Rippel R.A. et al. Catheter manipulation analysis for objective performance and technical skills assessment in transcatheter aortic valve implantation // Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2016. Vol. 11. № 6. PP. 1121-1131.
33. Chan J.L., Mazilu D., Miller J.G. et al. Robotic-assisted real- time MRI-guided TAVR: From system deployment to in vivo experiment in swine model // Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2016. Vol. 27. № 1. PP. 25-34.
34. Weisz G., Metzger D.C., Caputo R.P. et al. Safety and Feasibility of Robotic Percutaneous Coronary Intervention: PRECISE Study // J. Am. Coll. Cardiol. 2013. Vol. 61. № 15. PP. 1596-1600.
35. Im E., Kim J.S., Hong M.K. Intravascular ultrasound as an adjunct tool for angiographically intermediate lesions and complex coronary interventions: Patient selection and perspectives // Journal of Vascular Diagnostics. 2015. Vol. 2015. № 3. PP. 41-51.
36. Park S.J., Gazzola M., Park K.S. et al. Phototactic guidance of a tissue-engineered soft-robotic ray // Science. 2016. Vol. 353. № 6295. PP. 158-162.
37. Webster V.A., Chapin K.J., Hawley E.L. et al. Aplysia Californica as a Novel Source of Material for Biohybrid Robots and Organic Machines // Biomimetic and Biohybrid Systems. 2016. Vol. 9793. PP. 365-374.