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评估狭窄主动脉瓣对左心血流动力学影响的FSEI方法。 (英语) Zbl 1521.76932号

概述:流体-结构-电生理相互作用(FSEI)涉及(i)心肌的主动收缩,(ii)复杂的血液运动和(iii)心脏组织的相关变形。这种三向耦合方法是获得预测心脏信息的关键,因为组织运动学是解决方案的一部分,而不是作为边界条件强加。本文应用FSEI研究主动脉瓣狭窄对血流动力学的影响。这种病理通常发生在老年人身上,是由瓣膜小叶硬化引起的,从而损害瓣膜功能并降低心脏的泵送效率。在左心的高保真模型中,疾病的严重程度逐渐增加,同时保持心脏系统相同的几何、弹性和电生理特性,这是不可能的体内实验。我们观察到,随着心脏射血分数的降低,经瓣压降和收缩喷射速度峰值速度增加。此外,狭窄的主动脉瓣显著改变了主动脉弓和瓣叶上的壁切应力及其空间分布,这可能导致心室心肌重塑过程。多物理模型的数值结果与临床经验完全一致,从而进一步为计算工程辅助医学诊断开辟了道路。

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76Z05个 生理流
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
74升15 生物力学固体力学
92立方35 生理流量

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全文: 内政部

参考文献:

[1] Hall,J.E.,Guyton和Hall医学生理学教科书(2010),爱思唯尔健康科学
[2] Lilly,L.S。;Braunwald,E.,《Braunwald's heart disease:心血管医学教科书》,第2卷(2012),爱思唯尔健康科学
[3] Auricchio,F.教授。;康蒂,M。;Morganti,S。;Totaro,P.,支持无支架主动脉瓣植入术前计划的计算工具,医学工程物理,33,10,1183-1192(2011)
[4] 卡拉贝洛,B.A。;Paulus,W.J.,《主动脉狭窄》,《柳叶刀》,373,9667,956-966(2009)
[5] Conti,C.A。;Votta,E。;Della Corte,A。;德尔·维斯科沃,L。;Bancone,C。;Cotrufo,M.,根据MRI衍生参数对主动脉根部进行动态有限元分析,医学工程物理,32,2,212-221(2010)
[6] Nkomo,V.T。;Gardin,J.M。;Skelton,T.N。;Gottdiener,J.S。;斯科特·C·G。;Enriquez-Sarano,M.,瓣膜性心脏病的负担:一项基于人群的研究,《柳叶刀》,36895401005-1011(2006)
[7] 新墨西哥州拉贾曼南。;博诺,R.O。;Rahimtoola,S.H.,《钙化性主动脉狭窄:更新》,Nat Clin Pract Cardiovasc Med,4,5,254-262(2007)
[8] 曹国伟。;艾迪·A·W。;Almarzooq,Z.I。;A.阿隆索。;Beaton,A.Z。;Bittencourt,M.S.,心脏病和中风统计?2022年更新:美国心脏协会的报告,循环(2022),CIR00000000000052
[9] Baumgartner,H。;洪,J。;Bermejo,J。;钱伯斯,J.B。;伊万杰利斯塔,A。;Griffin,B.P.,《瓣膜狭窄的超声心动图评估:EAE/ASE临床实践建议》,美国社会超声心动图杂志,22,1,1-23(2009)
[10] Weinberg,E.J。;Mofrad,M.R.K.,二尖瓣和三尖瓣主动脉瓣与钙化性主动脉瓣狭窄的多尺度计算比较,《生物医学杂志》,41,16,3482-3487(2008)
[11] 哈列维,R。;A.哈姆丹。;马龙·G。;梅加,M。;Raanani,E。;Haj-Ali,R.,《渐进性主动脉瓣钙化:三维可视化和生物力学分析》,《生物医学杂志》,48,3,489-497(2015)
[12] 王,Q。;Sirois,E。;Sun,W.,《经导管主动脉瓣置入中生物力学相互作用的患者特异性建模》,《生物医学杂志》,45,111965-1971(2012)
[13] 斯图拉,F。;Ronzoni,M。;维塔利,M。;迪马西,A。;维斯马拉,R。;Preston-Maher,G.,不同主动脉瓣钙化模式对经导管主动脉瓣植入术结果的影响:有限元研究,J Biomech,49,12,2520-2530(2016)
[14] 徐,M.-C。;卡门斯基,D。;Bazilevs,Y。;萨克斯,M.S。;Hughes,T.J.,《生物假体心脏瓣膜的流体-结构相互作用分析:动脉壁变形的意义》,《计算力学》,54,4,1055-1071(2014)·Zbl 1311.74039号
[15] 徐,M.-C。;卡门斯基,D。;徐,F。;Kiendl,J。;王,C。;Wu,M.C.,使用T样条和真菌型材料模型参数化设计对生物假体心脏瓣膜的动态和流体结构相互作用模拟,计算力学,55,6,1211-1225(2015)·兹比尔1325.74048
[16] De Tullio,M。;克里斯塔罗,A。;巴拉拉斯,E。;Verzicco,R.,通过主动脉双瓣机械心脏瓣膜的脉动流直接数值模拟,流体力学杂志,622259(2009)·Zbl 1165.76388号
[17] 医学博士De Tullio。;阿夫费雷特。;德米利奥,G。;帕斯卡齐奥,G。;Verzicco,R.,可变形主动脉假体与双叶机械瓣的流体-结构相互作用,《生物医学杂志》,44,9,1684-1690(2011)
[18] 巴赫拉斯曼,H.G。;Languri,E.M。;Yahyapourjalaly,N。;Espino,D.M.,不同心率下主动脉瓣狭窄的流体-结构相互作用模型,生物学报,18,3(2016)
[19] 朱,C。;Seo,J.-H。;Mittal,R.,简单主动脉狭窄模型中血流动力学的计算建模和分析,《流体力学杂志》,851,23-49(2018)·Zbl 1415.76784号
[20] 佐比,W.A。;Enriquez-Sarano,M。;Foster,E。;Grayburn,P.A。;卡夫,C.D。;Levine,R.A.,《用二维和多普勒超声心动图评估自然瓣膜返流严重程度的建议》,美国社会超声心动图杂志,16,7,777-802(2003)
[21] De Vita,F。;de Tullio,医学博士。;Verzicco,R.,通过机械主动脉瓣的非牛顿血流的数值模拟,Theor Compute Fluid Dyn,30,1,129-138(2016)
[22] 梅斯奇尼,V。;维奥拉·F。;Verzicco,R.,《二尖瓣狭窄建模:狭窄严重程度的参数研究》,J Biomech(2019)
[23] 梅斯奇尼,V。;De Tullio,M。;Querzoli,G。;Verzicco,R.,《健康和病理性左心室中带有天然和人工二尖瓣的流动结构》,J fluid Mech,834,271-307(2018)·Zbl 1419.76733号
[24] 维奥拉·F。;梅斯奇尼,V。;Verzicco,R.,《左心的流体-结构-电生理相互作用(FSEI):多向耦合计算模型》,《Eur J Mech B Fluids》,79,212-232(2020)·兹比尔1477.76120
[25] Fedosov,D.A。;Caswell,B。;Karniadakis,G.E.,光谱级红细胞模型的系统粗粒化,计算方法应用机械工程,199,29-32,1937-1948(2010)·Zbl 1231.74311号
[26] 医学博士De Tullio。;Pascazio,B.,用于模拟任意厚度弹性体的流体-结构相互作用的移动最小二乘浸没边界法,Appear J Compute Phys(2016)·Zbl 1375.74031号
[27] Kantor,Y。;Nelson,D.R.,《柔性聚合物表面的相变》,Phys Rev A,36,8,4020(1987)
[28] 瓦内拉,M。;Balaras,E.,嵌入式边界公式的移动最小二乘重构,计算机物理杂志,228,186617-628(2009)·Zbl 1173.65333号
[29] 范德波尔,E.P。;Ostilla-Mónico,R。;Donners,J。;Verzicco,R.,《强湍流壁边界流动的铅笔分布有限差分代码》,计算与流体,116,10-16(2015)·Zbl 1390.76250号
[30] 维奥拉,F。;斯潘丹,V。;梅斯奇尼,V。;罗梅罗,J。;法蒂卡,M。;de Tullio,M.D.,FSEI-GPU:左心流体-结构-电生理相互作用的GPU加速模拟,计算机物理通讯,273,第108248页,(2022)
[31] Tong,L.,描述缺血心肌直流电位的双域模型(1978),麻省理工学院,【博士论文】
[32] Sundnes,J。;线路,G.T。;蔡,X。;尼尔森,B.F。;马尔达尔,K.-A。;Tveito,A.,《计算心脏的电活动》,第1卷(2007年),施普林格科学与商业媒体
[33] 10 Tusscher,K。;Panfilov,A.,在正常和病理条件下有效模拟人类心室组织中波传播的细胞模型,《物理医学生物学》,51,23,6141(2006)
[34] 阿斯兰,美国。;奥兹德米尔,M。;科卡曼,S.A。;巴尔科奥卢,S。;塞姆里,M。;乔恩格尔,A.,《轻度至中度主动脉狭窄中的心率变异性和心率震荡》,欧洲,10,12,1434-1441(2008)
[35] 纳什,M.P。;Panfilov,A.V.,研究折返性心律失常的可兴奋组织的机电模型,Progr Biophys Mol Biol,85,2-3501-522(2004)
[36] 古扎迪,D.G。;Barker,A.J。;Van Ooij,P。;南卡罗来纳州马拉伊斯里。;Puthumana,J.J。;Belke,D.D.,《瓣膜相关血流动力学介导人类双尖瓣主动脉病:从壁切应力绘图中获得的见解》,J Am Coll Cardiol,66,8,892-900(2015)
[37] Butcher,J.T。;Nerem,R.M.,《瓣膜内皮细胞在共培养中调节间质细胞的表型:稳定剪切应力的影响》,《组织工程》,12,4,905-915(2006)
[38] Wang,V.Y。;胡桑,J.R。;优素福,H。;布拉德利,C.P。;亨特·P·J。;Nash,M.P.,《心脏组织生长和重塑建模》,《J Elasticity》,129,1-2,283-305(2017)·Zbl 1373.78423号
[39] 西村,R.A。;Otto,C.M。;共和党人博诺。;卡拉贝洛,B.A。;埃尔文,J.P。;Fleisher,L.A.,2017年AHA/ACC对2014年AHA/ACC心脏瓣膜病患者管理指南的重点更新:美国心脏病学会/美国心脏协会临床实践指南工作队的报告,J Am Coll Cardiol,70,2,252-289(2017)
[40] Maleki,H。;沙赫里亚里,S。;拉布罗斯,M。;Pibarot,P。;Kadem,L.,《评估经导管主动脉瓣植入术的主动脉狭窄体外模型》,《生物医学工程杂志》,136,5,第054501页,(2014)
[41] Kayama,K。;山田,T。;渡边,T。;森田,T。;Y.Furukawa。;Tamaki,S.,ACCI和AHEAD风险评分对急性失代偿性心力衰竭患者左室射血分数降低、中等和保持的心力衰竭预后的比较影响,欧洲心脏杂志,41(2020)
[42] 史密斯,R.L。;布利克,E.F。;科尔森,J。;Stein,P.D.,《湍流产生血栓》,《应用物理学杂志》,32,2,261-264(1972)
[43] P.D.斯坦因。;Sabbah,H.N.,测量湍流及其对血栓形成的影响,Circ Res,35,4,608-614(1974)
[44] Y.Sahasakul。;爱德华兹,W.D。;Naessens,J.M。;Tajik,A.J.,主动脉瓣和二尖瓣厚度的年龄相关变化:基于200个正常人心脏解剖研究的二维超声心动图的意义,美国心脏病杂志,62,7,424-430(1988)
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