Важное исследование поддержано Министерством образования и науки Пермского края через конкурс международных команд. Работа открывает новые горизонты в понимании работы сердца.
Сложная механика сердечных сокращений
Функционирование сердца обеспечивается согласованной работой предсердий, желудочков и сердечных стенок. Для изучения свойств сердечной ткани ученые часто обращаются к образцам от овец и коров, чьи ткани имеют существенное физическое сходство с человеческими. Однако традиционные методы обычно ограничиваются одноосными тестами, исследующими реакцию лишь в одном направлении. В действительности же механические нагрузки на сердце в организме носят многомерный характер.
Передовая методика исследований
Международная команда исследователей из Южной Африки и Пермского Политеха провела уникальное комплексное изучение. Ученые проанализировали механику миокарда левого и правого желудочков, а также межжелудочковой перегородки, использую передовые двухосные испытания на растяжение. Этот подход позволил точно определить важнейшие характеристики эластичности и жесткости сердечных тканей в двух измерениях.
Экспериментальная часть: реалистичное моделирование
В основу исследования легли образцы, полученные из десяти овечьих сердец. Специалисты помещали их в физиологический раствор (37°C) и вырезали квадраты размером 18х18 мм из ключевых зон каждого желудочка и перегородки. Каждый фрагмент подвергался последовательному растяжению – в продольном и поперечном направлении – на 40%, имитируя реальные рабочие нагрузки. Это дало возможность измерить сопротивляемость тканей деформации и понять, как их механические свойства зависят от направления приложенной силы.
Ключевые результаты различий
– Наши измерения показали выраженные отличия в реакции тканей на воздействие, – поясняет ведущий исследователь проекта. – Миокард левого желудочка продемонстрировал самые высокие показатели модуля Юнга в тестируемых направлениях, указывая на его превосходную способность противостоять значительным нагрузкам.
В структуре правого желудочка выявлен значительно больший запас энергии упругой деформации. Перегородка заняла промежуточное положение: ее жесткость и энергоемкость оказались ниже, чем у обоих желудочков. Эти закономерности объясняются уникальным строением структур сердца, включая специфику коллагенового каркаса. Понимание этих особенностей критически важно для создания высокоточных цифровых симуляций сердца.
Перспективы для кардиологии
Эта новаторская работа коллектива из Пермского Политеха и их южноафриканских партнеров создает фундамент для прорывов в кардиологии. Она открывает путь к разработке более совершенных цифровых моделей сердца, способных прогнозировать развитие заболеваний и эффективность методов их лечения в кратко- и долгосрочной перспективе.
Источник: naked-science.ru
