脑血流的3D患者特异模型:动脉合规性和威利斯配置圆圈的影响
L A Mansilla Alvarez1,2, G D Maso Talou2,3, R A Feijóo1,2
1National Laboratory for Scientific Computing, LNCC/MCTI, Petrópolis, Brazil.
概括
动脉壁的灵活性显著影响大脑血流模拟,导致压力和壁压力与刚性模型相比显著差异. 解剖学变化,如不完整的威利斯圆,进一步改变流动动力学.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算流体动力学的流体动力学.
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 精确模拟大脑血流对于理解神经系统疾病至关重要.
- 传统的计算流体动力学 (CFD) 模型通常假定动脉壁刚性,忽视它们的生物力学特性.
- 来自MRI的患者特异性血管网络为模拟提供了详细的解剖数据.
研究的目的:
- 为了比较流体结构相互作用 (FSI) 和传统硬壁 (CFD) 模型用于大脑血流模拟.
- 为了研究动脉壁张张能力对血液动力学参数的影响.
- 为了评估模型性能与Willis圆的解剖学变化.
主要方法:
- 从MRI数据中利用患者特定的血管网络.
- 采用横向丰富管道元件方法 (TEPEM) 进行数值解决方案.
- 结合TEPEM与FSI分析的独立环模型,与硬墙CFD形成鲜明对比.
主要成果:
- 船舶遵守导致距离大脑压力高达2mmHg的差异,墙面剪切应力 (WSS) 差异高达15%.
- 一个不完整的维利斯圆圈配置在时间平均壁切应力和相对保留时间中引入了高达20%的差异.
结论:
- 动脉壁的符合性是一个重要的因素,应在脑血流模型中考虑.
- 与硬墙CFD相比,FSI模型提供了更全面的脑血液动力学的洞察力.
- 威利斯圆的解剖学变化可以显著影响流动动力学,需要对患者进行特定的评估.
