在VA-ECMO期间在各种临床场景下对患者特异性主动脉中的血液动力学和氧气分布进行计算分析

科学领域:

• 心血管生理学心血管生理学
• 医疗模拟 医疗模拟
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 身体外膜氧化 (ECMO) 为患有心肺衰竭的重症患者提供生命支持.
• 静脉动脉 (VA) -ECMO虽然可以挽救生命,但由于大动脉血流动力学的改变,可能导致上肢缺氧.

研究的目的:

• 在VA-ECMO期间使用患者特定的计算流体动力学 (CFD) 调查大动脉门分支中的氧和 (SO2) 分布.
• 在VA-ECMO条件下模拟氧气运输时,比较单相与多相流量模型的准确性.
• 分析不同ECMO支持水平对流域形成和随后的氧气供应的影响.

主要方法:

• 用于计算血动力学模拟的患者特定的大动脉几何学.
• 开发了一种与氧气运输相结合的单相流量模型,并与多相流量模型进行验证.
• 模拟参数包括不同程度的VA-ECMO支持.

主要成果:

• 与多相模型 (70.0%-86.7%) 相比,单相模型预测了内动脉 (IA) 中较高的氧和率 (71.1%-94.2%).
• 较低的VA-ECMO支持水平与流域区域的偏距转移有关,从而损害了向大动脉门分支的氧气输送.
• 模拟确定了受本土心脏输出和ECMO回流相互作用影响的关键流域.

结论:

• 计算型血液动力学模拟是评估VA-ECMO期间氧气运输的有价值工具.
• 与多相模型相比,单相模型为模拟IA氧和提供了一个潜在的有用的,尽管稍微不那么精确的替代方案.
• 调查结果强调了ECMO流速在确保身体上部充足氧化的重要性,并支持个性化的临床决策.