小腹动脉动脉瘤的基于计算血动力学的生长预测:层状模拟与大模拟对比
Mostafa Rezaeitaleshmahalleh1,2, Zonghan Lyu1,2, Nan Mu1,2,3
1Department of Biomedical Engineering, Michigan Technological University, Houghton, MI, USA.
Annals of biomedical engineering
|July 17, 2024
概括
使用层状和大模拟 (LES) 模型的计算流体动力学 (CFD) 模拟也类似地预测腹腔大动脉瘤 (AAA) 的生长. 两种模型中的血液动力学参数有效地区分了AAA增长状态,对预测建模结果没有显著影响.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算科学 计算科学
- 心血管研究研究心血管研究
背景情况:
- 计算流体动力学 (CFD) 模拟对于评估腹腔大动脉动脉瘤 (AAA) 中患者特定的血液动力学至关重要.
- 来自CFD的血液动力学压力因素经常用于预测AAA增长,但不同模拟模型的影响仍然不清楚.
研究的目的:
- 调查不同CFD模拟模型 (层面模拟与大模拟) 对AAA增长预测建模的影响.
- 为了比较层状和LES模型中的血液动力学参数在预测AAA生长状态方面的能力.
主要方法:
- 在70个AAA模型上进行了CFD模拟,这些模型来自已知增长状态 (快速与缓慢) 的患者CTA数据.
- 层状模拟和大模拟 (LES) 模型被用于获得血动力学参数,如壁剪应力 (WSS) 和流动稳定性.
- 机器学习分类器 (SVM,KNN,GLM) 使用形态,血液动力学和患者健康数据来预测AAA生长状态.
主要成果:
- 动脉瘤流动稳定性和WSS在层状和LES模拟之间是可比的.
- 两种模型中的血液动力学变量在区分AAA生长状态方面表现出类似的能力.
- 机器学习分类器的预测性能显示,两种模拟模型之间的差异不到2% (p > 0.05).
结论:
- 在层状和LES CFD模拟模型之间做出选择并没有显著影响AAA增长预测的计算血液动力学结果.
- 两种研究的流量模拟模型都提供了可比的血液动力学参数来预测AAA生长状态.
- 这些发现表明,更简单的层状模型可能足以预测AAA增长,简化复杂的模拟.
