18-79-10008 
18-79-10231
19-79-00205
20-79-10422
    

          
 
        
        
    
         


   
  
      

        

          НИУ МИЭТ/
                      
            Наука и инновации   /           
                      
            Научно-исследовательский комплекс   /           
                      
            Исследования и разработки   /           
                      
            РНФ (проекты)   /           
                      
            18-79-10008            
                    
        

      

      

     
			

        

          
18-79-10008 

        

      

					

Разработка персонализированной биотехнической системы поддержания кровообращения при единственном желудочке сердца (кровообращение по Фонтану) 











	 Исследование нормальных условий функционирования человеческого организма является важным вопросом в инженерном процессе проектирования биомедицинских устройств, предназначенных для имплантации, в случае сбоя или отказа отдельных физиологических систем. В рамках проведенных исследований рассматривалось кровообращение по Фонтану направленное на поддержание функций человеческого организма. Это стандартный паллиативный метод лечения пациентов с функциональным единственным желудочком сердца. Тем не менее, эта процедура имеет существенные недостатки. Например, перегрузка единственного функционального желудочка приводит к необходимости пересадки сердца, что практически не возможно для педиатрических пациентов, поэтому остро стоит вопрос обеспечения вспомогательного кровообращения для пациентов с единственным функциональным желудочком сердца. В проекте данный вопрос решался посредством разработки персонализированной биотехнической системы поддержания кровообращения (БТС ПК). Выполнено моделирование и экспериментальные исследования влияния педиатрического тотального кавопульмонального соединения (TCPC) на кровоток. Изготовлены три различные конфигурации TCPC соединений, интегрированные в стенд сердечно-сосудистой системы, проведена разработка системы трассерной визуализации потока с целью анализа распределения поля скоростей в системе, рассчитаны потери гидравлической мощности для различных случаев TCPC соединений и выбрано соединение с наименьшими потерями, что позволяет в перспективе снизить нагрузку на единственный желудочек сердца [Porfiryev, A., Markov, A., Galyastov, A., Denisov, M., Burdukova, O., Gerasimenko, A.Y., Telyshev, D. Fontan hemodynamics investigation via modeling and experimental characterization of idealized pediatric total cavopulmonary connection (2020) Applied Sciences (Switzerland), IF = 3.0, 10 (19), art. no. 6910, pp. 1-17. DOI: 10.3390/app10196910]. Проведена оптимизация БТС ПК и изготовлен экспериментальный образец, помещенный в стенд сердечно-сосудистой системы, моделирующей синдром одного желудочка, с целью проведения экспериментальных исследований и получения поля скоростей в БТС и оценки общего влияния БТС ПК на сердечно-сосудистую систему. Полученные результаты показывают эффективную разгрузку единственного желудочка сердца, увеличение общего кровотока за счет интеграции БТС ПК и минимизации негативных эффектов, такого как гемолиз и тромбообразование, что подтверждается результатами моделирования и проведенными экспериментальными исследованиями. Проведены исследования течения жидкости в БТС ПК на установке трассерной визуализации потока, изготовлен опытный образец. Проведены исследования на гемосовместимость.




	 По результатам выполненных работ будет создана биотехническая система поддержки кровообращения при единственном желудочке сердца, обладающая пониженным уровнем разрушения форменных элементов крови, обеспечивающая эффективную механическую поддержку кровообращения.




	 Будет разработана технология проектирования, моделирования, создания, проведения комплексных испытаний БТС ПК с целью минимизации риска гемолиза и тромбообразования, и повышения качества жизни пациентов с единственным желудочком сердца. Будет создан стенд моделирования кровообращения при единственном желудочке сердца.




	 09.12.2021




 Карточка проекта, поддержанного РНФ




 Инженеры с душами врачей




Результаты: 


 Статьи и доклады 



	 1. Телышев Д.В., Денисов М.В., Сатюкова А.С., Ле Т.Г. (Dmitry Telyshev, Maxim Denisov, Anna Satyukova, Tatyana Le) Computational Fluid Dynamics Simulation of the Sputnik Pediatric Rotary Blood Pump 2018 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS) https://doi.org/10.1109/EWDTS.2018.8524845 (2018 г.)




	 2. Герасименко А, Кацук Е, Куксин А, Рязанов Р, Савитский А, Савельев М, Павлов А. (Alexander Yu. Gerasimenko, Evgeny P. Kitsyuk, Artem V. Kuksin, Roman M. Ryazanov, Andrey I. Savitskiy, Mikhail S. Saveliev, Alexander A. Pavlov) Influence of laser structuring and barium nitrate treatment on morphology and electrophysical characteristics of vertically aligned carbon nanotube arrays Diamond & Related Materials Volume 96, June 2019, Pages 104-111 https://doi.org/10.1016/j.diamond.2019.04.035 (2019 г.)




	 3. Ичкетидзе Л, Белодедов М, Селищев С, Телышев Д. (L P Ichkitidze, M V Belodedov, S V Selishchev, D V Telishev) Magnetic Field Concentrator Based on the Superconducting Films with Nanosize Cuts Journal of Physics: Conference Series IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1182 (2019) 012007 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1182/1/012007 (2019 г.)




	 4. Рубцова Екатерина, Черноволенко Алина, Телышев Дмитрий (Rubtsova Ekaterina, Chernovolenko Alina, Telyshev Dmitry) A Mathematical Model of the Univentricular Fontan Proceedings of the 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2019 Proceedings of the 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2019 https://doi.org/10.1109/EIConRus.2019.8656894 (2019 Проект № 18-79-10008/2020 Страница 36 из 41 г.)




	 5. Телышев Д, Денисов М, Селищев С (D. V. Telyshev, M. V. Denisov, S. V. Selishchev) Numerical Modeling of Blood Flows in Rotary Pumps for Use in Pediatric Heart Surgery in Patients Undergoing the Fontan Procedure Biomedical Engineering Biomedical Engineering, Vol. 52, No. 6, March, 2019, pp. 407411 https://doi.org/10.1007/s10527-019-09857-5 (2019 г.)




	 6. Телышев Д.В., Петухов Д.С., Селищев С.В. (Dmitry Telyshev, Dmitry Petukhov, Sergey Selishchev) Numerical modeling of continuous-flow left ventricular assist device performance International Journal of Artificial Organs (2019 г.)




	 7. Александр Герасименко, Галина Тен, Дмитрий Рябкин, Наталия Щербакова, Елена Морозова, Леван Ичкетидзе (Alexander Yu. Gerasimenko, Galina N. Ten, Dmitry I. Ryabkin, Natalia E. Shcherbakova, Elena A. Morozova, Levan P. Ichkitidze) The study of the interaction mechanism between bovine serum albumin and single-walled carbon nanotubes depending on their diameter and concentration in solid nanocomposites by vibrational spectroscopy Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117682 (2019 г.)




	 8. Арсений Данилов, Рафаель Аубакиров, Эдуард Миндубаев, Константин Гуров, Дмитрий Телышев, Сергей Селищев (ARSENY A. DANILOV, RAFAEL R. AUBAKIROV, EDUARD A. MINDUBAEV, KONSTANTIN O. GUROV, DMITRY V. TELYSHEV, SERGEY V. SELISHCHEV) An Algorithm for the Computer Aided Design of Coil Couple for a Misalignment Tolerant Biomedical Inductive Powering Unit IEEE ACCESS https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2919259 (2019 г.)




	 9. Екатерина Рубцова, Александр Марков, Дмитрий Телышев (E. N. Rubtsova, A. G. Markov, and D. V. Telyshev) Mathematical modeling of the Fontan circulation – Ventricular assist device interaction AIP Conference Proceedings https://doi.org/10.1063/1.5121983 (2019 г.)




	 10. П.Ю. Привалова, А.Ю. Герасименко, В.А. Петухов, Е.Н. Шимаров, И.А. Суетина, М.А. Мезенцева (P Yu Privalova, A Yu Gerasimenko, VA Petukhov, EN Shimarov, IA Suyetina, MA Mezentseva) Electrical stimulation of cell growth on layers of composite material based on carbon nanotubes and polymers AIP Conference Proceedings https://doi.org/10.1063/1.5121976 (2019 г.)




	 11. А. Куксин, Н. Демиденко, Д. Мурашко, Д. Осипов, А. Герасименко (Artem Kuksin, Natalia Demidenko, Denis Murashko, Dmitry Osipov, Alexander Gerasimenko) Creation of 3D Networks of Single-walled Carbon Nanotubes for Use in Bioelectronics Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2020 https://doi.org/10.1109/EIConRus49466.2020.9039224 (2020 г.)




	 12. Дмитрий Телышев, Максим Денисов, Александр Марков, Либера Фризелло, Том Вербелен, Сергей Селищев (Dmitry Telyshev, Maxim Denisov, Aleksandr Markov, Libera Fresiello, Tom Verbelen, Sergey Selishchev) Energetics of blood flow in Fontan circulation under VAD support Artificial Organs https://doi.org/10.1111/aor.13564 (2020 г.)




	 13. М.Савельев, А. Герасименко, П. Василевский, Ю. Федорова, Т. Грос, Г. Тен, Д. Телышев (Mikhail S. Savelyeva, Alexander Yu. Gerasimenko, Pavel N. Vasilevsky, Yulia O. Fedorova, Thomas Groth, Galina N. Ten, Dmitry V. Telyshev) Spectral analysis combined with nonlinear optical measurement of laser printed biopolymer composites comprising chitosan/SWCNT Analytical Biochemistry https://doi.org/10.1016/j.ab.2020.113710 (2020 г.)




	 14. Порфирьев А., Марков А., Галястов А., Денисов М., Бурдукова О, Герасименко А., Телышев Д.В. (Porfiryev, A., Markov, A., Galyastov, A., Denisov, M., Burdukova, O., Gerasimenko, A.Y., Telyshev, D.) Fontan hemodynamics investigation via modeling and experimental characterization of idealized pediatric total cavopulmonary connection Applied Sciences Volume 10, Issue 19, 1 October 2020, Article number 6910, Pages 1-17 https://doi.org/10.3390/app10196910 (2020 г.)




	 15. М.В. Денисов, Д.В. Телышев (M. Denisov, D. Telyshev) Numerical Simulation of the Effect of Rotary Pump Geometry on Blood Flow in Patients under Hemodynamic Support after Fontan Procedure Biomedical Engineering Volume 54, Issue 6, March 2021, Pages 411-415 https://doi.org/10.1007/s10527-021-10051-9 (2021 г.)




	 16. Рубцова Е., Марков А., Селищев С., Каримов Ж., Телышев Д. (Ekaterina Rubtsova , Aleksandr Markov , Sergey Selishchev , Jamshid H. Karimov & Dmitry Telyshev) Mathematical modeling of the Fontan blood circulation supported with pediatric ventricular assist device COMPUTER METHODS IN BIOMECHANICS AND BIOMEDICAL ENGINEERING https://doi.org/10.1080/10255842.2020.1843640 (2021 г.)




 Охранные документы на РИД:




	 1. Телышев Д.В., Рубцова Е.Н. Программы для ЭВМ. Программа персонализированной модели сердечно-сосудистой системы. Дата заявки на регистрацию 05.11.2019 / Свидетельство о государственной регистрации 2019665197. МИЭТ




	 2. Телышев Д.В., Денисов М.В., Нестеренко И.В., Горбунов Б.Б., Селищев С.В. Изобретение. Осевой насос для перекачивания крови. Дата заявки на регистрацию 08.09.2020 / Патент 2731806. МИЭТ




	 3. Телышев Д.В., Рубцова Е.Н. Программы для ЭВМ. Программа персонализированной математической модели взаимодействия одножелудочкового кровообращения с аппаратом вспомогательного кровообращения. Дата заявки на регистрацию 18.11.2020 / Свидетельство о государственной регистрации 2020665116. НИУ МИЭТ




 Описание актуально на 09.12.2021