מידול רכיבים מקופחים ואלמנטים סופיים של אי ספיקת לב עם שבר פליטה משומר

מאמצים מדעיים בתחום מידול חישובי של מחלות לב וכלי דם התמקדו בעיקר באי ספיקת לב עם שבר פליטה מופחת (HFrEF), המשקיף באופן נרחב על אי ספיקת לב עם שבר פליטה משומר (HFpEF), שהפך לאחרונה לצורה דומיננטית של אי ספיקת לב ברחבי העולם. מונע על ידי מחסור של HFpEF בייצוגים silico, שני מודלים חישוביים שונים מוצגים במאמר זה כדי לדמות את המודינמיקה של HFpEF הנובע עומס לחץ חדרי שמאלי. ראשית, פותח מודל פרמטרים גושיים מונחה אובייקטים באמצעות פותר מספרי. מודל זה מבוסס על רשת אפס מימדית (0D) דמוית Windkessel, התלויה בתכונות הגיאומטריות והמכניות של האלמנטים המכוננים ומציעה את היתרון של עלויות חישוביות נמוכות. שנית, חבילת תוכנה לניתוח אלמנטים סופיים (FEA) נוצלה ליישום סימולציה רב-ממדית. מודל FEA משלב מודלים תלת מימדיים (תלת מימדיים) של תגובת לב אלקטרו-מכנית, עיוותים מבניים ומודינמיקה מבוססת חלל נוזלים ומשתמש במודל פרמטרים פשוטים כדי להגדיר את פרופילי חילופי הזרימה בין חללי נוזלים שונים. באמצעות כל גישה, הן השינויים ההמודינמיים החריפים והכרוניים בחדר השמאלי והן בכלי הדם הפרוקסימליים הנובעים מעומס לחץ מדומים בהצלחה. באופן ספציפי, עומס לחץ היה מודל על ידי הפחתת שטח פתח של שסתום אבי העורקים, בעוד שיפוץ כרוני היה מדומה על ידי הפחתת התאימות של הקיר החדר השמאלי. בהתאם לספרות המדעית והקלינית של HFpEF, תוצאות משני הדגמים מראות (i) עלייה חדה של שיפוע לחץ טראנסאורטי בין החדר השמאלי לבין אבי העורקים וירידה בנפח השבץ ו-(ii) ירידה כרונית בנפח החדר השמאלי של סוף הדיאסטולי, המעידה על תפקוד דיאסטולי לקוי. לבסוף, מודל FEA מדגים כי הלחץ בשריר הלב HFpEF הוא גבוה להפליא מאשר ברקמת הלב בריא לאורך כל מחזור הלב.