הקדמה ל-Correry Blood Flow ו-Stenting

העורקים הכליליים מספקים דם עשיר ל- Myocardium, הרקמה השרירים של הלב.כאשר כלי שיט אלה הופכים צרים או חסום על ידי פלאקים סטוירוטיים - מצב המכונה מחלת עורקים כלילית - שרירי הלב נשלל מחומרים מזינים חיוניים, המוביל לכאב חזה (אנגינה) או, במקרים חמורים, myocardial infarage (תקף לב).

דינמיקת זרימת הדם - הדפוסים של מהירות, לחץ, ומתח של הרהר המופעל על קירות כלי השיט - משחק תפקיד קריטי בריפוי פולשני והתקדמות המחלה.לאחר מיקום בולט, המבנה המתכתי הזר משבש את הציפוי הטבעי ומדני את הגיאומטריה של העורקים.שינויים אלה יכולים ליצור אזורים של זרימה לקויה, כגון אזורי התחדשות או אזורים של קיר נמוך שהיא, אשר ידועים כדי לקדם אסטרטגיות מורכבות (Ricemicial Reprome) אלה הם שיפור תהליכים אופטימיזציה, במיוחד אופטימיזציה של חומרים אלה.

עקרונות המודינמיקה באמנות ההוקרונית

כדי להעריך את הערך של סימולציה זרימת הדם, יש צורך קודם להבין את הכוחות המודינמיקה היסודיים לשחק בתוך מחזור הדם הכלילי.דם הוא נוזל לא-ניוטוני, כלומר את השינויים העמוקים שלו עם שיעור הירר.בעור גדול, עם זאת, זה זורם לעתים קרובות כנוזל ניוטון עבור פשטות.ה משטר הזרימה בעורקים בריא הוא בדרך כלל אימפולסיביים ו laminar, עם מחזור הדם של 1Falric ביותר הוא רלוונטי ביותר של 1R.

בנוסף, מגזרי אמנות רגילים חווים אחידים, WSS גבוהה (בדרך כלל 10–70 דינמי / ס"מ2), אשר מקדם את הישורות התא קצה-הקצה ואת הביטוי של גנים הגנתיים.conversely, אזורים של נמוך או oscillatory WSS (בנמוך 4 דינמי /2) קשורים לתפקודי קצה, עלייה משמעותית לשפתיים, ותוצאה של דלקת מפרקים נוטה בדיוק באזורים נמוכים.

פרמטרים חשובים אחרים כוללים את מדד ההסרה (OSI) ⁇ FIRLT:1 , על פני המגזר המנוסח ו-FLT:2oscillatory Shear Index (OSI) ⁇ FLT 3: 3, אשר מחלחל את הווריאציות כיוון של WSS על מחזור הלב. גבוה OSI מציין אזורים שבהם משתנה כיוון לעתים קרובות, מצב אשר מתואם מאוד עם נדיבות יכול לקבל תובנות גבוהות של סימולציה, הם רק על פני סימולציה גבוהה של סימולציה, אשר ניתן להשיג סימולציה גבוהה סימולציה גבוהה סימולציה.

Fluid Dynamics (CFD) ב Stented Arteries

CFD הוא ענף של מכניקת נוזל המשתמש בשיטות ואלגוריתמים המספריים כדי לפתור את משוואות Navier-Stokes השולטות בתנועה נוזלית.כאשר חלים על זרימת הדם בעורקים הכליליים, זה כרוך במספר שלבים נפרדים: רכישת תמונות, פלח, דור מרש, הקצאת תנאי גבול, פתרון משוואות זרימה, ופוסט-מעבד של תוצאות.

צילום: 3D Revision

סימולציה פני השטח מתחילה עם הדמיה רפואית ברזולוציה גבוהה של האנטומיה הכלילית של המטופל.שני המודולים הנפוצים ביותר הם FLT:0 â € € ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

דור האפר

האיכות של השחת חישובית משפיעה ישירות על הדיוק והיציבות של פתרון CFD. עבור עורקים מעומקים, הישבן חייב להיות מספיק בסדר כדי לפתור את שכבות הגבול ליד העוקץ, שבו מהירות ⁇ ו WSS הם הגבוהים ביותר. unstructured tetrahedral או hexahedral-inant meshes משמשים בדרך כלל, עם שטף מקומי סביב fracsh כמה יסודות לא יכול להבטיח את ה-resh חיוני כדי להבטיח את הרזולוציה שטחית של כמה מאות â € ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ¢ â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ¢

תנאים

תנאי גבול פיזיולוגיים מציאותיים הם קריטיים לייצור תוצאות משמעותיות מבחינה קלינית. at thelet, פרופיל מהירות של זמן מנוחה שמקורו ב-Doppler decardiography או MRI בשלב-contrast הוא בדרך כלל prescribed כדי לדמות את האופי האימפולסיבי של זרימת הדם (או לחלופין, גלפטציה בלחץ ניתן להטיל.

Solver Configuration and Post-Procesing

המשוואות השולטות הן מבוטלות באמצעות שיטת נפח סופית ופתנות לאורך מספר מחזורי לב כדי להבטיח תקופתיות. פותרים מסחריים כגון ANSYS Fluent, STAR-CCM+, או פלטפורמות קוד פתוח כמו OpenFOAM מועסקות בדרך כלל. קריטריונים קונברנס נקבעים כדי להבטיח כי שאריות עבור המשכיות ומומנטום על ידי לפחות שלושה סדרי זמן, לאחר פתרון, הגדרות מחזוריות, ו-טווח זמן אחר של אזורי phoreative.

תוצאות חיפוש > Post-Stent Simulations

במהלך שני העשורים האחרונים, מחקרים רבים של CFD הבהירו כיצד עיצוב ומיקום משפיעים על המודינמיקה הכלילית.הממצאים הבאים הופיעו כאפקטיבי במיוחד:

התפלגות trogometry ו-WSS

עובי סטרנט, רוחב, וצורה חוצה-שטחי להשפיע ישירות על WSS. Simulations המקומי מראה באופן עקבי כי סטרווטים עבה יותר לייצר אזורים גדולים יותר של WSS במורד הזרם, הגדלת הסיכון של מנוחה. Struts עם מלבן קצר-סעיף לייצר יותר הפרעות זרימה מאשר אלה עם פרופיל מעוגל או מפלט מודרני.

ההרחבה Stent Malapposition and Under-Expansion

נפילה בלתי גמורה – שבו פריחה לא צורכת באופן מלא את קיר הספינה – יוצרת פערים שפועלים כמתפצלים זרימה. CFD מגלה כי פריחה ממאושנים מייצרת מערבות אינטנסיביות ואזורים של WSS נמוך מאוד ב הפער, אשר יכול לעכב את ההפוגה ולקדם היווצרות של תדמיה באופן דומה, תחת עוקץ מוקרן ליצור צר מקומי אשר מאיץ את הממצאים הראשוניים, אך ורק את ההתפשטות אופטימלית של אזורים אלה.

סיקור: Stent Overlap and Bifurcations

כאשר מספר רב של סטיות ממוקמות בחפירים חפיפות או בלחמניות דופוריות, הסביבה המודינמית הופכת אפילו יותר מורכבת. overlapping struts ליצור "אזורים מתים" שבו זרימה היא כמעט מכוננת, המוביל לזמן מגורים ממושך של כריות וגורמים פרותממבוטיים. in bifurtcation stlings - באופן חדיר עם קונצ'נט הראשי עם צד צדדי - יש נטייה נמוכה במיוחד להפרעות דלקתיות.

המונחים: Patient-Specific Geometry Variations

גורמים אנטומיים בודדים כגון כורסאציה כלי, טורטואוזיות, וקליטו באופן משמעותי את ההשפעה של סטנטינג על המודינמיקה.לדוגמה, סטנט שהוצב במגזר מעוקל מאוד של השמאל עורק ירד הקדמי יחוו תוצאה של פריסה סימטרית של זרם זמני לאורך עקומת הגאומטריה הספציפית של המטופל הם הרבה יותר חיזוי מאשר מודלים של פיתוח CCCT משולב ישירות של מערכת ההפעלה הקלינית.

אימות קליני ותרגום

(ב) ,CDC מספק מידע דינמי מפורט, האימוץ הקליני שלו דורש אימות קפדני נגד מדידות ניסיוניות ותוצאות קליניות (FLT:0 In vitrophphFLT:1 ניסויים באמצעות velocimetry תמונה חלקיקים (PIV) בסיליקון או מודלים זכוכית של עורקים סטרנטיים: 0D לוכד באופן מדויק את התכונות העיקריות של הפרעה, כולל אזורי התחדשות וגודל WSS:

מחקר ציוני דרך של Gijsen et al. (2019) השתמש ב-CDCD כדי לנתח WSS ב 80 חולים שעברו השתלת עוקץ תרופה הדבקה ומצא כי אזורים עם WSS נמוך (<0.4 Pa) היו קשורים באופן משמעותי עם ניאוקוסקוזיס בעקב מעקב אחר קוהרנטיות אופטית ל-CDC-Flow-up, כמו גם, המחקר PREDICTION הראה כי pre-proalated WSS יכול לנבא אתרים עתידיים של קודרקודדנציה (ת) אשר כבר יכול להיות מעקב אחר של בדיקות סטנדרטית-FDSTFDSTFDSTDSTCT.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה שלה, היישום שגרתי של CFD לסימולציה של זרימת דם לאחר עקבית פרצופים כמה מכשולים. ראשית, העלות החישובית גבוהה. סימולציה ספציפית מטופל אחד עם צפיפות גבוהה ותנאים גבול transient עשויים לדרוש כמה שעות עד ימים על אשכול מחשוב ביצועים גבוה, אשר הוא לא מעשי עבור קבלת החלטות קליניות בזמן אמת.

שנית, אי-ודאות בתנאי גבול ותכונות חומריות מתפשטות לתוצאות הסימולציה. שגיאות קטנות בגלימות מהירות החדירה או להניח כי קוצר הדם יכול לשנות את ערכי WSS ב 10-20%. יתר על כן, ההנחה של קירות קשיחים מתעלמת מהעיוות המחזורי של הקיר האמנותי, אשר ידוע לשנות דפוסים בכלי עוקץ.

שלישית, הצנרת וההפצה נותרות עצמאיות ועוצמתיות של עובדים ומפעילים.אלגוריתמים אוטומטיים של למידת מכונה עבור פלח סיכה מ- OCT ו- CT השתפרו, אך זיהוי עוקץ הוא עדיין הסתברות שגיאה בנוכחות חפצים מתכתיים או עוקץ חפיפה. סטנדרטיזציה של מדדים איכותיים ופרוטוקולים אימותים נדרשת כדי להבטיח התחדשות במרכזים.

רביעית, היחסים בין פרמטרים המודינמית לבין תוצאות קליניות אינם מבינים לחלוטין.בעוד WSS נמוך הוא גורם סיכון ידוע עבור Restenosis, ערכי הסף המדויק משתנים בין מחקרים בשל הבדלים בעיצוב רב, מורפיולוגיות ללקות, ומאפיינים של המטופל. גישה רב-מידה כי זוגות המודינמיקה עם מודלים ביולוגיים של אותות תא קצהליים וחלוקת תאים חלקה נדרש לתרגם כוחות פיזיים לחיזוי קליני יותר.

כיוונים עתידיים ומגמות מתפתחות

במבט קדימה, כמה התפתחויות נועדו לשפר את התועלת של סימולציה זרימת הדם בהתערבות פורה כלילית:

שילוב של Machine Learning

מודלים למידה עמוקה יכולים להחליף כמה מהצעדים המתקדמים ביותר בצנרת CFD. לדוגמה, רשתות עצביות מהפכתיות הוכשרו לחזות מפות WSS ישירות מגיאומטריה קלט מבלי לפתור את משוואות Navier-Stokes, השגת תוצאות כמעט-מציאותיות.מודלים פונדקאיים אלה אטרקטיביים במיוחד עבור אופטימיזציה של עיצוב או הדרכה תוך ניתוח.

תכנון טיפול בחולים-חלקי

המטרה הסופית היא ליצור "תאום דיגיטלי" של מחזור הדם הכלילי של המטופל המאפשר למרפאות לדמות סוגים שונים של סטנט, אורכו ועמדות פריסה לפני ההליך.מחקרי הזכאות מוקדם הראו כי מיקום סימולציה מונחה יכול להפחית את שכיחות הפרעות זרימה בהשוואה למיקום אנגיוגרפיה קונבנציונלי מונחה.

שילוב אימגינציה והימודינמיקה

שיטות הדמיה היברידיות כי בו זמנית ללכוד אנטומיה וזרימה - כגון 4D זרימת MRI - מתעוררות כמו חלופות לא פולשניות ל-CFD עבור כמה יישומים. בעוד פתרון מרחבי עדיין מוגבל יחסית ל-CD, טכניקות אלה מספקות מדידה ישירה של מהירויות במגזרים מקודדים, המציעות אמת קרקע פוטנציאלית לאימות.

Multi-Physics Coupling

סימולציות עתידיות ישלבו את המודינמיקה עם ההרחבה:0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10

מסקנה

סימלו של דינמיקת זרימת הדם בעורקים הכליליים לאחר מיקום בולט התבגרה מסקרנות מחקר ככלי רלוונטי קלינית עם פוטנציאל לשפר תוצאות פרוגנולוגיות ופרוגנוזה ארוכת טווח. על ידי מתן מפות מפורטות של מתח קיר Shear ואינדיקטורים אחרים hemodynamic, CFD עוזר להסביר מדוע כמה סטיות זמן נכשל בעוד אחרים מצליחים להמשיך התקדמות ביעילות חישובית, הדמיה, מודלים רב-ממדיים צפויים אינטגרציה בטוחה יותר של טיפול פסיכולוגי, כמו גם התקדמות חלקית של טיפולית, כמו גם טיפול פסיכולוגי מוביל טיפול פסיכולוגי, הוא עשוי להוביל טיפול פסיכולוגי יעיל יותר, התקדמות מסוימת, התקדמות משמעותית יותר, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, כמו גם טיפולית, כמו גם טיפולית, התקדמות טיפולית טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות משמעותית יותר, התקדמות משמעותית יותר, התקדמות טיפולית, טיפולית, טיפולית, סביר יותר, התקדמות משמעותית יותר, טיפולית טיפולית טיפולית טיפולית, התקדמות טיפולית טיפולית, כמו גם טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית, התקדמות טיפולית טיפולית טיפולית טיפולית טיפולית טיפולית

מקור:0 (ב) מקורות:

  • [01:0]Gijsen et al. - מתח קיר ו ניאוatherosclerosis לאחר השתלה (JACC: Cardiovascular Imaging, 2019)
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,Computational Fluid Dynamics ב- Cardiovascular Applications (מדע ראשי)
  • (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (הופנה מהדף ההרחבה של הספרית "המחשבה" (הדיווחים המדעיים, 2020)