虚拟大动脉手术中患者特定领域的不确定性量化:应用于胸内血管大动脉修复

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 计算力学 计算力学 计算力学
• 医疗设备模拟 医疗设备模拟

背景情况:

• 医疗程序模拟需要考虑参数不确定性.
• 数字模型中的不确定性会影响模拟解释和参数识别.
• 有限元素分析用于建模复杂的生物系统.

研究的目的:

• 调查大动脉建模不确定性对胸内血管大动脉修复 (TEVAR) 有限元结果的影响.
• 量化不确定性并对关键大动脉参数进行灵敏度分析.
• 在TEVAR模拟中确定关键参数以准确定义.

主要方法:

• 使用具有线性弹性同otropic 材料特性的外元素建模的大动脉.
• 实验的设计方法采用全因数设计 (厚度和扬模量11个级别).
• 使用统计指标 (平均值,标准偏差,变化系数,95%置信区间) 来量化不确定性.

主要成果:

• 大动脉壁厚度显著影响大动脉壁应力,但对支架应力和装置开口面积的影响很小.
• 模块对大动脉壁应力的影响有限,但对支架应力和开口面积的影响更大.
• 在大动脉壁应力 (~25%CV) 中观察到的最高不确定性,在支架应力 (2.6%) 和开口面积 (6.9%) 中变化较低.

结论:

• 准确的大动脉壁厚度定义比精确的模量更为关键,以减少TEVAR壁应力预测中的不确定性.
• 对于Young的模量,基于文献的平均值可能足以用于TEVAR模拟.
• 灵敏度分析突出了提高医疗程序模拟可靠性的关键参数.