Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні

Stent fracture and restenosis has been analyzed in the article. The hypothesis has been made that the cyclic (systolic and diastolic) mechanical deformations of the coronary arteries were a pathogenetic factor of in-stent restenosis development. The paper is devoted to the development of the softwar...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2014
Hauptverfasser: Knyshov, G. V., Nastenko, Ie. A., Matviichuk, A. O., Salo, S. V., Lebedeva, E. O., Kyselova, O. G., Chehovoy, M. V.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2014
Online Zugang:https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/32105
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:System research and information technologies
Завантажити файл: Pdf

Institution

System research and information technologies
_version_ 1867334219861065728
author Knyshov, G. V.
Nastenko, Ie. A.
Matviichuk, A. O.
Salo, S. V.
Lebedeva, E. O.
Kyselova, O. G.
Chehovoy, M. V.
author_facet Knyshov, G. V.
Nastenko, Ie. A.
Matviichuk, A. O.
Salo, S. V.
Lebedeva, E. O.
Kyselova, O. G.
Chehovoy, M. V.
author_institution_txt_mv [ { "author": "G. V. Knyshov", "institution": null }, { "author": "Ie. A. Nastenko", "institution": null }, { "author": "A. O. Matviichuk", "institution": null }, { "author": "S. V. Salo", "institution": null }, { "author": "E. O. Lebedeva", "institution": null }, { "author": "O. G. Kyselova", "institution": null }, { "author": "M. V. Chehovoy", "institution": null } ]
author_sort Knyshov, G. V.
baseUrl_str http://journal.iasa.kpi.ua/oai
collection OJS
datestamp_date 2014-12-22T16:35:13Z
description Stent fracture and restenosis has been analyzed in the article. The hypothesis has been made that the cyclic (systolic and diastolic) mechanical deformations of the coronary arteries were a pathogenetic factor of in-stent restenosis development. The paper is devoted to the development of the software system that automates the proposed methods for assessing coronary artery deformations to choose the method of myocardial revascularization: stenting or coronary artery bypass grafting. The computer-aided diagnostic system has been developed. It allows to take into account the cyclic deformation of the coronary arteries in assessing the optimal method of surgical intervention. The software can also display 3D-reconstruction of the coronary arteries. The obtained results allow to improve long-term results of treatment, to decrease the likelihood of rehospitalization, and also to reduce the cost of the treatment. 
first_indexed 2025-07-17T10:17:52Z
format Article
fulltext  Г.В. Книшов, Є.А. Настенко, А.О. Матвійчук, С.В. Сало, Є.О. Лебедєва, О.Г. Кисельова, М.В. Чеховой, 2014 Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 3 17 УДК 616.13-089 СИСТЕМА ОЦІНКИ ДЕФОРМАЦІЙ КОРОНАРНИХ АРТЕРІЙ ПРИ СТЕНТУВАННІ АБО АОРТО-КОРОНАРНОМУ ШУНТУВАННІ Г.В. КНИШОВ, Є.А. НАСТЕНКО, А.О. МАТВІЙЧУК, С.В. САЛО, Є.О. ЛЕБЕДЄВА, О.Г. КИСЕЛЬОВА, М.В. ЧЕХОВОЙ Розглянуто проблему переломів та рестенозів стентів. Сформульовано гіпотезу, що циклічні (систоло-діастолічні) механічні деформації ко- ронарних артерій є патогенетичним фактором розвитку рестенозу в стенті. Йдеться про створення програмної системи для автоматизації запропонованої методики оцінки деформацій коронарних артерій під час вибору методу реваскуляризації міокарду — стентування або аорто- коронарне шунтування. Реалізовано алгоритм підтримки прийняття рішень лікарем-кардіохірургом, що дозволяє врахувати циклічні дефор- мації коронарних артерій при оцінці оптимального методу хірургічно- го втручання під час проведення коронарографії. Розроблена програм- на система відображає 3D-реконструкцію коронарних артерій. Отримані результати дозволяють сподіватись на поліпшення віддале- них результатів лікування, зниження ймовірності повторної госпіталі- зації, а також зменшення вартості самого лікування. ВСТУП Сучасна медицина неможлива без застосування інформаційних технологій та розробки систем підтримки прийняття рішень лікарями різних спеціалі- зацій. Найпоширенішими у світі є серцево-судинні захворювання, де ішеміч- на хвороба серця є однією з основних [1]. Одними з провідних методів ліку- вання ішемічної хвороби серця (ІХС) на сьогодні є аорто-коронарне шунтування (АКШ) і стентування. Методика стентування [2] коронарних артерій є найменш травматич- ним методом інтервенційного лікування ішемічної хвороби серця. Однак, проблема перелому та рестенозу стента залишається навіть під час застосу- вання стентів з лікарським покриттям, вартість яких значно перевищує вар- тість звичайних стентів, а також методу аорто-коронарного шунтування на працюючому серці. Саме тому потрібно визначити чіткі показання та протипоказання для обох вказаних методів лікування ІХС. Існуючі комп’ютерні діагностичні системи не містять достатньо ефективних методів та засобів для вирішення цієї задачі. Рестеноз коронарної артерії (КА) в місті стентування, або злам стенту є вкрай небажаним ускладненням ендоваскулярної хірургії. Є підстави вва- жати, що одну з провідних ролей у виникненні цього ускладнення відіграє фактор механічної деформації коронарних артерій, який потребує кількісної оцінки. Г.В. Книшов, Є.А. Настенко, А.О. Матвійчук, С.В. Сало, Є.О. Лебедєва, О.Г. кисельова, М.В. Чеховой ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 3 18 Однозначної відповіді на питання, в яких ділянках КА не рекомендова- на імплантація стента, яка може призвести до його рестенозу або зламу, на сьогодні немає. Вибір методу реваскуляризації міокарда (стентування або аорто- коронарне шунтування (АКШ)) є предметом системного аналізу і вимагає обробки великого об’єму різнопланової інформації. При цьому, рішення має прийматися безпосередньо під час коронаровентрикулографії, тобто в умо- вах обмеження часу. Врахування циклічних деформацій КА під час прийняття рішень щодо вибору оптимального методу реваскуляризації міокарда (стентування або АКШ) дає підстави сподіватись на поліпшення віддалених результатів ліку- вання, зниження ймовірності повторної госпіталізації, а також зменшення вартості самого лікування. Саме тому, створення програмної системи, яка у реальному часі має вирішувати ці завдання є актуальною задачею. Авторами сформульовано гіпотезу, що циклічні (систоло-діастолічні) механічні деформації КА є патогенетичним фактором розвитку рестенозу в стенті, а зони суттєвих циклічних деформацій КА є мішенню для утворен- ня атеросклеротичних бляшок. З метою перевірки запропонованої гіпотези створено програмне забез- печення, що дозволило провести розрахунки поздовжних та поперечних відносних деформацій КА. У подальшому програмне забезпечення було трансформоване у систе- му підтримки прийняття рішень щодо вибору оптимального методу хірургі- чного втручання: стентування або шунтування. Мета роботи — розробити методику оцінки деформацій коронарних артерій під час вибору методу реваскуляризації міокарда: стентування або аорто-коронарне шунтування та програмну систему підтримки прийняття рішень лікарем-кардіохірургом щодо вибору оптимального способу хірур- гічного лікування пацієнтів з ішемічною хворобою серця. Клінічні дані, використані під час дослідження. Проаналізовано дані коронаровентрикулографій (КВГ) 14 пацієнтів із рестенозом у стенті, яким КВГ та стентування КА виконувалось у ДУ НІССХ ім. М.М. Амосова НАМН України. АНАЛІЗ ДЕФОРМАЦІЙ КА ПІД ЧАС ВИБОРУ ВАРІАНТІВ ХІРУРГІЧНОГО ЛІКУВАННЯ ІШЕМІЧНОЇ ХВОРОБИ СЕРЦЯ: СТЕНТУВАННЯ, АОРТО-КОРОНАРНЕ ШУНТУВАННЯ У роботі розраховано відносні деформації ділянок КА зі стенозом до стен- тування з використанням коронарограми наприкінці систоли та діастоли. Вимірювання деформацій було виконано за допомогою розробленого в ро- боті програмного забезпечення. Структура програмної системи У процесі проведення діагностичної процедури виконують завантаження отриманих зображень артерій в систолі та діастолі та розміщують кольорові маркери для виділення контурів артерій, деформацію яких необхідно розра- Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному … Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 3 19 хувати. Схему алгоритму підтримки прийняття рішень щодо імплантації стентів або АКШ представлено на рис. 1. Оцінка відносних деформацій КА На першому етапі деформації КА визначалися у тривимірному просторі (рис. 2), який відтворювався за двома ортогональними проекціями поверхні серця. Відносні деформації у тривимірному вигляді були розраховані як від- носна різниця евклідових відстаней у тривимірному просторі: ,%1001 )()()( )()()( 222 222 212121 212121                сссссс дддддд L yyzzxx yyzzxx i  де ii BAсссссс Lyyzzxx  222 )()()( 212121 — геометрична відстань між двома характеристичними точками в кінці систоли, причому : 21 cc zz  ii DCдддддд Lyyzzxx  222 )()()( 212121 — геометрична відстань між двома характеристичними точками в кінці діастоли, причому : 21 дд zz  ,, 21 дд xx ,, 21 дд yy 21 , дд zz — координати точок у кінці діастоли на першій та другій ортогональних проекціях; ,, 21 cc xx ,, 21 cc yy 21 , cc zz — координати точок в кінці систоли на першій та другій ортогональних проекціях. Рис. 1. Структурна схема алгоритму підтримки прийняття рішень щодо імплантації стентів або АКШ N Г.В. Книшов, Є.А. Настенко, А.О. Матвійчук, С.В. Сало, Є.О. Лебедєва, О.Г. кисельова, М.В. Чеховой ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 3 20 Розроблена програмна система дозволила за допомогою двох орто- гональних проекцій в кінці систоли та діастоли реалізувати 3D-реконструкцію коронарних артерій (рис. 3), що дало змогу розширити можливості методу КВГ за ра- хунок додаткової оцінки конфігурації та анатомічних особливостей КА. Для забезпечення потреб клінічної практики в роботі вирішено спростити роз- рахунок тривимірних відносних повздовж- ніх та поперечних деформацій, відтворюва- них по двом ортогональним проекціям, виконавши перехід до площин, в яких про- водиться відео фіксація КА та вибирати для наступного аналізу ту проекцію КА, в якій спостерігається її максимальна систоло- діастолічна деформація (рис. 4). Рис. 3. Графічне поле з 3D- реконструкцією ділянки КА Рис. 2. Графічний інтерфейс користувача програмної системи: а — модуль виводу двох ортогональних зображень у кінці систоли; б — модуль виводу двох ортогональних зображень у кінці діастоли; в — розрахунок відносних повздовжніх деформацій а б в Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному … Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 3 21 Помічено, що пошкодження стенту проявляються при його циклічному пласкому згині. Це відбувається тоді, коли КА пролягає в області великих повздовжніх деформацій поверхні шлуночка. Відносні деформації в окремих проекціях були розраховані за форму- лою відносного подовження: %100   ii iiii i BA BADC L L LL  , де 22 )()( 2121 ссссBA yyxxL ii  — найкоротша геометрична відстань між початком і кінцем розглянутої ділянки КА в кінці систоли; 2 21 2 21 )()( ддддDC yyxxL ii  — найкоротша геометрична відстань між початком і кінцем розглянутої ділянки КА в кінці діастоли. Крім того, розроблене програмне забезпечення дозволяє розраховувати ангуляцію (рис. 5) та кривизну (рис. 6) КА. На рис. 5, а представлено КА в кінці систоли зі стенозом, ангуляція до- рівнює 66˚ (48˚ + 18˚): перший згиб — 48˚ (180˚–132˚), а другий згиб — 18˚ (180˚–162˚). На рис. 5, б представлено КА в кінці діастоли зі стентом, ангуляція до- рівнює 45˚(36˚+ 9˚): перший перегин — 36˚ (180˚–144˚), а другий перегин — 9˚ (180˚–171˚). Кривизна визначалася як величина, зворотна радіусу кола, проведеного дотично до осьової лінії. Порівняльний аналіз результатів застосування обох методів показав, що розраховані зміщення та деформації КА за двома ортогональними проекція- ми (чотирьом зображенням) практично співпадали з даними, отриманими під час вибору однієї проекції (два зображення) (рис. 3, 4). Тобто, навіть без тривимірного відтворення отримані результати цілком прийнятні для вирі- Рис. 4. Графічний інтерфейс користувача програмної системи: а — модуль виводу зображень у кінці систоли; б — модуль виводу зображень у кінці діастоли; в — розрахунок відносних повздовжніх деформацій а б в Г.В. Книшов, Є.А. Настенко, А.О. Матвійчук, С.В. Сало, Є.О. Лебедєва, О.Г. кисельова, М.В. Чеховой ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 3 22 шення вибору оптимального методу лікування, особливо безпосередньо під час проведення коронарографії, коли час є обмеженим. Саме тому, для аналізу коронарографій у цьому дослідженні застосова- но метод розрахунку відносних деформацій, що основано на виборі проекції КА, в якій спостерігається максимальна її систоло-діастолічна деформація. РЕЗУЛЬТАТИ АНАЛІЗУ Проведений аналіз коронарографій 14 пацієнтів показав, що у переважної більшості хворих із рестенозом у стенті, до стентування повздовжня дефор- мація перевищувала 10% і цей показник співпадав з пороговим рівнем повздовжньої відносної деформації, який було розраховано в наших попе- редніх дослідженнях [3] і після якого виникає звивистість КА. В нашому випадку повздовжні деформації відповідають ступеню згину ділянки КА, що розглядається. Рис. 5. Розрахунок ангуляції в кінці систоли а та діастоли б а б Рис. 6. Розрахунок кривизни в кінці систоли а та діастоли б а б Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному … Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 3 23 На рис. 7 показано звужену ділянку КА до стентування. Відносна по- вздовжня деформація КА в ділянці стенозу дорівнювала 19,6%. Після вста- новлення стенту в цю ділянку з часом розвинувся рестеноз у стенті. Це дає підстави вважати, що причиною, яка зумовила рестеноз стента, була велика відносна деформація КА. Для подальшого аналізу розглянуто коронарограми пацієнтів зі стено- зами КА, яким проводилось стентування КА не менш як за 5 років до нашо- го дослідження і повторних звернень цих пацієнтів з приводу рестенозу у стен- ті не було. Відносна повздовжня деформація КА в ділянці стенозу [4] (до встановлення стента) у всіх випадках знаходилась у межах від 0% до 8%, тобто була істотно меншою, ніж 10%. На рис. 8 показано коронарограму одного з таких пацієнтів: відносна повздовжня деформація КА в ділянці стенозу дорівнювала 0,27%. Рис. 7. Коронарограми пацієнта з рестенозом у стенті: а — стенозована ділянка КА до постановки стента: 1 — зона стенозу в систолу, 2 — зона стенозу в діастолу; б — ділянка КА з рестенозом в стенті (1 — в систолу, 2 — в діастолу) а б Рис. 8. Коронарограма пацієнта зі стенозом КА в систолу (1) та діастолу (2) та без ознак у подальшому рестенозу в стенті Г.В. Книшов, Є.А. Настенко, А.О. Матвійчук, С.В. Сало, Є.О. Лебедєва, О.Г. кисельова, М.В. Чеховой ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 3 24 Апробація розробленої програмної системи показала її придатність для клінічного застосування. Система оцінки деформацій КА дозволяє значно спростити процес прийняття рішень лікарем-кардіохірургом щодо методу корекції стенозу коронарних артерій. ВИСНОВКИ Розроблено програмну систему, яка може бути цінним інструментом для підтримки прийняття рішень лікарем-кардіохірургом щодо імплантації стен- тів або проведення аорто-коронарного шунтування під час коронарографії. Автоматизований аналіз деформацій коронарних артерій показав, що поздовжні деформації, які перевищують 10%, супроводжуються високим ризиком розвитку рестенозу або перелому стентів. У цьому випадку реко- мендується застосовувати шунтування. Коректний вибір варіанту втручання — коронарне стентування або аорто-коронарне шунтування, дозволить знизити частоту перелому стентів, підвищити ефективність лікування та покращити якість життя хворих з іше- мічною хворобою серця. Точне врахування деформацій дозволить знизити загальну вартість процедури внаслідок зниження вимог до покриттів стентів, які запобігають їх рестенозуванню. ЛІТЕРАТУРА 1. Горбачев В. Ишемическая болезнь сердца. — Минск: Вышэйшая школа, 2008. — 480 c. 2. Савченко А.П. Черкавская О.В., Руденко Б.А. Интервенционная кардиология. Коронарная ангиография и стентирование. Руководство. — М.: ГЭОТАР- Медиа, 2010. — 448 с. 3. Настенко Є.А. Матвийчук А.О. Дослідження особливостей звивистості коро- нарних артерій // Восточно-европейский журнал передовых технологий. — 2012. — № 5. — С. 25–29. 4. Nastenko Ye. Matviychuk A.O., Lebedeva E.O. Predicting the risk factors of coronary tortuosity // Cybernetics and Systems Analysis. — 2013. — 49, Issue 5. — P. 720–726. Надійшла 17.02.2014
id journaliasakpiua-article-32105
institution System research and information technologies
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
last_indexed 2025-07-17T10:17:52Z
publishDate 2014
publisher The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
record_format ojs
resource_txt_mv journaliasakpiua/5d/aff32b582198c8d71e55f3120180305d.pdf
spelling journaliasakpiua-article-321052014-12-22T16:35:13Z An assessment system for coronary arteries deformation during stenting or coronary artery bypass grafting Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні Knyshov, G. V. Nastenko, Ie. A. Matviichuk, A. O. Salo, S. V. Lebedeva, E. O. Kyselova, O. G. Chehovoy, M. V. Stent fracture and restenosis has been analyzed in the article. The hypothesis has been made that the cyclic (systolic and diastolic) mechanical deformations of the coronary arteries were a pathogenetic factor of in-stent restenosis development. The paper is devoted to the development of the software system that automates the proposed methods for assessing coronary artery deformations to choose the method of myocardial revascularization: stenting or coronary artery bypass grafting. The computer-aided diagnostic system has been developed. It allows to take into account the cyclic deformation of the coronary arteries in assessing the optimal method of surgical intervention. The software can also display 3D-reconstruction of the coronary arteries. The obtained results allow to improve long-term results of treatment, to decrease the likelihood of rehospitalization, and also to reduce the cost of the treatment.  Розглянуто проблему переломів та рестенозів стентів. Сформульовано гіпотезу, що циклічні (систоло-діастолічні) механічні деформації коронарних артерій є патогенетичним фактором розвитку рестенозу в стенті. Йдеться про створення програмної системи для автоматизації запропонованої методики оцінки деформацій коронарних артерій під час вибору методу реваскуляризації міокарду — стентування або аорто-коронарне шунтування. Реалізовано алгоритм підтримки прийняття рішень лікарем-кардіохірургом, що дозволяє врахувати циклічні деформації коронарних артерій при оцінці оптимального методу хірургічного втручання під час проведення коронарографії. Розроблена програмна система відображає 3D-реконструкцію коронарних артерій. Отримані результати дозволяють сподіватись на поліпшення віддалених результатів лікування, зниження ймовірності повторної госпіталізації, а також зменшення вартості самого лікування.  The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2014-12-05 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/32105 System research and information technologies; No. 3 (2014); 17-24 Системные исследования и информационные технологии; № 3 (2014); 17-24 Системні дослідження та інформаційні технології; № 3 (2014); 17-24 2308-8893 1681-6048 uk https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/32105/29920 Copyright (c) 2021 System research and information technologies
spellingShingle Knyshov, G. V.
Nastenko, Ie. A.
Matviichuk, A. O.
Salo, S. V.
Lebedeva, E. O.
Kyselova, O. G.
Chehovoy, M. V.
Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
title Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
title_alt An assessment system for coronary arteries deformation during stenting or coronary artery bypass grafting
title_full Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
title_fullStr Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
title_full_unstemmed Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
title_short Система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
title_sort система оцінки деформацій коронарних артерій при стентуванні або аорто-коронарному шунтуванні
url https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/32105
work_keys_str_mv AT knyshovgv anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT nastenkoiea anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT matviichukao anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT salosv anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT lebedevaeo anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT kyselovaog anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT chehovoymv anassessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT knyshovgv sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT nastenkoiea sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT matviichukao sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT salosv sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT lebedevaeo sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT kyselovaog sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT chehovoymv sistemaocínkideformacíjkoronarniharteríjpristentuvanníaboaortokoronarnomušuntuvanní
AT knyshovgv assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT nastenkoiea assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT matviichukao assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT salosv assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT lebedevaeo assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT kyselovaog assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting
AT chehovoymv assessmentsystemforcoronaryarteriesdeformationduringstentingorcoronaryarterybypassgrafting