数值模拟分析多尺度计算流体动力学在血动力学参数调节为离心器和轴心左心室辅助装置的脉动工作模式的血动力学参数

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 心血管生理学心血管生理学
• 计算流体动力学的流体动力学.

背景情况:

• 连续流 (CF) 左心室辅助器件 (LVAD) 通常以恒定的速度运行,可能降低血管脉动性并增加不良事件风险.
• 通过速度调节来增加血管脉动性是减轻这些风险的建议策略.
• 在不同的CF-LVAD速度调节模式下对大动脉局部血液动力学影响的定量理解仍在研究中.

研究的目的:

• 在CF-LVAD的不同速度模式下,量化阐明对患者特定的大动脉模型的血液动力学影响.
• 为了比较恒定和脉动速度的血液动力学参数,对于离心和轴向LVAD支持.
• 在心力衰竭治疗中为CF-LVADs选择最佳的脉动速度模式提供基础.

主要方法:

• 计算流体动力学 (CFD) 模拟在临床患者特定的大动脉模型上进行.
• 血液动力学参数包括压力分布,墙面剪切应力 (WSS),时间平均壁面剪切应力 (TAWSS),振荡剪切指数 (OSI),相对停留时间 (RRT) 和速度.
• 对于离心式和轴向式LVAD支持,我们对常速和脉动式速度模式进行了比较.

主要成果:

• 与两种LVAD类型的恒定速度模式相比,脉动式速度模式显著增加了大动脉脉压和血流峰值速度.
• 脉冲式速度调制增强了峰值WSS,高TAWSS区域在左侧常见动脉分支和远端大动脉附近被确定.
• 在高TAWSS区域观察到低OSI,并且RRT在所有模拟病例中保持一致.

结论:

• 在CF-LVAD中脉动性速度调制有效地提高了大动脉脉动性和血液流动动力学.
• 这些发现提供了关于不同LVAD速度模式引起的局部血液动力学变化的见解.
• 这项研究支持合理选择脉动速度调节策略,以改善LVAD支持的心力衰竭患者的治疗结果.