透析导管,血管和血液之间的相互作用的数值建模,考虑到弹性结构变形
Zihan Chen1,2, Qijun Zheng1,2, Zhenbo Tong1,3
1Southeast University-Monash University Joint Research Institute, Suzhou, China.
概括
中枢静脉导管 (CVC) 由于血液流量发生变化,可能导致血栓和狭窄. 这项研究模拟了CVC植入,揭示了螺旋流和高壁切削应力 (WSS) 在导管尖附近,增加并发症风险.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 流体动力学 流体动力学
- 医疗器械设计 医疗器械设计
背景情况:
- 在患者体内的透析导管 (CVC) 存在巨大的血栓和狭窄形成的风险.
- 生物力学研究表明,血管壁剪切应力 (WSS) 是引发这些生理并发症的关键因素.
研究的目的:
- 评估CVC植入对中央静脉的血液动力学影响.
- 为了确定血液动力学环境的变化,与CVC安置后的血栓发育有关.
主要方法:
- 计算流体动力学 (CFD) 和有限元分析 (FEA) 用于模拟血液流动和血管力学.
- 从CT图像创建了一个特定于患者的Superior Vena Cava (SVC) 模型.
- 流体结构相互作用 (FSI) 模拟考虑了血管壁和血流之间的弹性相互作用,包括导管振动.
主要成果:
- CVC 内置诱导螺旋和循环回流在导管尖端附近的血液流动模式.
- 高振荡切割指数 (OSI) 和WSS区域在导管尖端和血管结处被确定.
- 由于血压变化,观察到导管振动,振幅高达血管宽度的10%,这是由于血压变化.
结论:
- CVC 植入显著改变了中央静脉血动力学,创造了有利于血栓形成的条件.
- 导管尖端及其与血管壁的相互作用是WSS和OSI升高的关键区域.
- FSI模拟强调了在预测并发症时考虑血管壁变形性和导管运动的重要性.
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