使用有限元建模,提高卷曲脑动脉瘤的计算流体动力学模拟的准确性
Patrick Fillingham1, Julia Romero Bhathal2, Laurel M M Marsh3
1Department of Neurological Surgery, University of Washington, Seattle, WA, United States.
Journal of biomechanics
|August 1, 2023
概括
使用有限元法 (FEM) 精确模拟脑动脉瘤卷积,可以改善血液流量的计算流体动力学 (CFD) 预测,这对于优化治疗和降低破裂风险至关重要.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医疗成像医学成像
- 计算流体动力学的流体动力学.
背景情况:
- 大脑动脉瘤带来了严重的死亡和残疾风险.
- 血管内线圈是一种常见的治疗方法,但失败率为~20%.
- 需要准确预测治疗后的血液动力学,以优化卷轴策略.
研究的目的:
- 在计算流体动力学 (CFD) 模拟中开发和验证一种准确地表示线圈部署的方法.
- 为了比较CFD模拟的准确性,使用有限元法 (FEM) 几何与螺旋动脉瘤的多孔介质近似.
主要方法:
- 创建了4个内动脉 (ICA) 动脉瘤的患者特有的3D打印模型.
- 使用FEM模拟了线圈部署,并与微型CT扫描进行了比较.
- 使用FEM生成的线圈几何形状和多孔介质近似进行了CFD模拟.
- 血液动力学参数 (部流入率,壁切应力) 被计算出来.
主要成果:
- 与微CT相比,FEM生成的虚拟线圈几何学显示出高精度 (二进制精度为0.8623,孔径误差为4.94%).
- 使用FEM几何学的CFD模拟结果显示,与多孔介质近似 (55.1%和36.3%) 相比,流率 (6.6%) 和壁切应力 (21.8%) 的误差明显较低.
结论:
- 基于FEM的患者特定线圈部署模拟为线圈动脉瘤的CFD准确性提供了显著的改进.
- 这种方法有可能提高治疗后结果的预测,并优化内血管卷圈策略.
