基于平滑粒子水力学的FSI模拟患者特定的大动脉模型中的本体和机械心脏门

科学领域:

• 心血管工程 心血管工程
• 生物医学流体动力学
• 计算生物学 计算生物学

背景情况:

• 大动脉心脏膜衰竭是常见的,损害心脏功能.
• 双叶片机械门被广泛使用,但改变了大动脉血液动力学.
• 在体内研究具有挑战性;像CFD与FSI这样的in silico方法提供了有效的替代方案.

研究的目的:

• 开发和验证基于无网状粒子的光滑粒子水力学 (SPH) 模型,用于模拟自然和机械的大动脉心脏门.
• 为了研究患者特异性的大动脉血液动力学.
• 为了比较本地和机械门之间的血液动力学参数,专注于临床风险.

主要方法:

• 开发了一个血液动力学模型,使用基于无网状粒子的光滑粒子水力学 (SPH).
• 采用患者特定的血管几何学.
• 根据有限体积方法和4DMRI数据验证了SPH模型.
• 提出了一种基于SPH的新方法来估计墙壁剪切应力 (WSS).

主要成果:

• 由于其拉格朗日运动,SPH非常适合用于心脏门功能的流体结构相互作用 (FSI) 模拟.
• 该模型成功模拟了患者特定的血液动力学.
• 详细的血液动力学参数比较在原生和机械大动脉之间进行.
• 实现了基于SPH的WSS和相关参数的新型估计.

结论:

• 光滑粒子水力学 (SPH) 是一种有效和有利的方法,用于心研究,特别是流体结构相互作用.
• 这项研究提供了有关机械主动脉与本地门相比,与机械主动脉相关的血液动力学差异和临床风险的宝贵见解.
• 开发的患者特异模型和新的WSS估计方法提高了计算血液动力学的临床相关性.