在左心室模型中的4D流量模式和相对压力分布,通过shake-the-box和正确的正交形分解分析
Xiaolin Wu1,2, Hicham Saaid3, Jason Voorneveld4
1Department of Chemical Engineering, Faculty of Applied Sciences, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands. X.Wu-5@tudelft.nl.
Cardiovascular engineering and technology
|October 2, 2023
概括
在体外,Shake-the-Box精确地重建左心室 (LV) 血流和压力场. 这种方法有助于理解心脏功能,并开发用于心脏病诊断的新血液动力学生物标志物.
科学领域:
- 心血管流体动力学心血管流体动力学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医学成像分析分析 医学成像分析
背景情况:
- 静脉内血流动力学对心脏功能至关重要.
- 准确的,非侵入性的血液动力学评估对于诊断和治疗心脏病至关重要.
- 复杂,时间变化的血液流动对当前的非侵入性方法构成挑战.
研究的目的:
- 应用和验证Shake-the-Box技术用于重建左心室 (LV) 血流.
- 用重建的速度数据计算LV内的4D压力场.
- 通过正确的直角分解 (POD) 来分析LV流动模式和能量.
主要方法:
- 利用Shake-the-Box,一种时间解析的粒子跟踪方法,在现实的LV模型中分析流量.
- 从速度数据计算出4D压力场,使用基于波桑方程的解法器.
- 在4D速度场上进行正确的直角分解 (POD),用于流量分析.
主要成果:
- 在整个心脏周期中成功重建了4D速度场和衍生的3D压力场.
- 测量了大约2.7mmHg的最大底部至顶部压力差,与体内数据一致.
- POD分析揭示了不同的结构及其动能,其中六种模式捕获了95%的动能.
结论:
- Shake-the-Box是一种有前途的技术,用于精确的体外LV流场重建.
- 该方法使得4D压力场的重建具有良好的空间和时间分辨率.
- POD分析提供了降低高分辨率LV流量测量的复杂性潜力,有助于未来生物标志物开发.
