تجميع المعلمة ونمذجة عنصر محدود من فشل القلب مع الحفاظ على كسر طرد

ركزت الجهود العلمية في مجال النمذجة الحسابية لأمراض القلب والأوعية الدموية إلى حد كبير على قصور القلب مع انخفاض كسر القذف (HFrEF) ، وتطل على نطاق واسع على قصور القلب مع جزء الإخراج المحفوظ (HFpEF) ، والذي أصبح في الآونة الأخيرة شكلا مهيمنا من قصور القلب في جميع أنحاء العالم. بدافع من ندرة HFpEF في تمثيلات السيليكو ، يتم تقديم نموذجين حسابيين متميزين في هذه الورقة لمحاكاة الديناميكا الدموية ل HFpEF الناتجة عن الحمل الزائد لضغط البطين الأيسر. أولا، تم تطوير نموذج معلمة مقطوعة موجهة نحو الكائن باستخدام حلالي رقمي. ويستند هذا النموذج على شبكة تشبه ينكيسل صفر الأبعاد (0D)، والتي تعتمد على الخصائص الهندسية والميكايكية للعناصر التأسيسية، ويوفر ميزة انخفاض التكاليف الحسابية. ثانيا، استخدمت مجموعة برامجيات تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتنفيذ محاكاة متعددة الأبعاد. يجمع نموذج FEA بين نماذج متعددة الفيزياء ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) للاستجابة القلبية الكهربائية والميكايكية والتشوهات الهيكلية والديناميكا الدموية القائمة على تجويف السوائل ويستخدم نموذجا مبسطا للمعلمة المقطوعة لتحديد ملامح تبادل التدفق بين تجاويف السوائل المختلفة. من خلال كل نهج، تم محاكاة كل من التغيرات الحادة والمزمنة في البطين الأيسر وعائي قريب الناتجة عن الحمل الزائد للضغط بنجاح. على وجه التحديد ، تم تصميم الحمل الزائد للضغط عن طريق تقليل مساحة فتحة الصمام الأبهري ، في حين تم محاكاة إعادة العرض المزمنة عن طريق تقليل امتثال الجدار البطيني الأيسر. بما يتفق مع الأدبيات العلمية والسريرية ل HFpEF ، تظهر النتائج من كلا النموذجين (1) ارتفاعا حادا في تدرج الضغط عبر الأورطي بين البطين الأيسر والشهرة وانخفاضا في حجم السكتة الدماغية و (2) انخفاضا مزمنا في حجم البطين الأيسر الانبساطي النهائي ، مما يدل على الخلل الانبساطي. وأخيرا، يوضح نموذج FEA أن الإجهاد في عضلة القلب HFpEF أعلى بشكل ملحوظ مما كان عليه في أنسجة القلب السليمة طوال دورة القلب.