患者特异性封闭循环模型的fontan循环:校准和验证

科学领域:

• 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.
• 医学建模医学建模

背景情况:

• 芬坦循环是单心室缺陷的息治疗,面临着长期的并发症.
• 心脏病学中的计算建模在临床应用中未得到充分利用.
• 需要特定患者的模型来预测Fontan患者的结果.

研究的目的:

• 评估一种针对患者的,闭环的,减少顺序的血流模型,用于模拟Fontan循环中的脉动性流动.
• 用患者的血液动力学数据验证模型的准确性.
• 为研究Fontan循环生理学提供一个免费可用的平台.

主要方法:

• 开发了Fontan循环的1D/0D计算模型.
• 使用心脏导管和MRI的患者特定数据对模型进行校准.
• 采用基于物理的新阶段性校准方法与开放循环模型.
• 在儿科患者身上验证了模型,比较模拟和测量压力和流量.

主要成果:

• 该模型准确地复制了主要血管和心室动态中的脉动压力和流量.
• 平均压力和流量平均相对误差低于4%.
• 模拟的腹腔体积与患者的测量密切匹配 (RPPE为2.9%).
• 该模型预测了对血管扩张和窗口开放等干预措施的生理现实的血液动力学反应.

结论:

• 开发的计算模型准确地模拟了Fontan循环中的脉动性血流.
• 新的校准方法提高了模型的准确性和适用性.
• 这个免费可用的工具可以帮助对临床干预进行虚拟测试,并了解Fontan失败机制.
• 未来的工作将扩大模型的范围,包括多样化的患者群体和临床场景.