סימולציות דינמיקה של נוזל חישובי של זרימת דם במפרצת מוחית

מקור: ג'וזף ס. מוסקט, ויטלי ל. רז וקרייג ג'יי גורגן, בית הספר להנדסה ביו-רפואית של ולדון, אוניברסיטת פרדו, מערב לאפייט, אינדיאנה

מטרת הסרטון היא לתאר את ההתקדמות האחרונה של סימולציות דינמיות של נוזלים חישוביים (CFD) המבוססות על כלי כלי ים ספציפי למטופל או לבעלי חיים. כאן נוצרו פילוחי כלי שיט מבוססי נושא, ובאמצעות שילוב של קוד פתוח וכלים מסחריים, נקבע פתרון מספרי ברזולוציה גבוהה בתוך מודל זרימה. מחקרים רבים הראו כי התנאים המודינמיים בתוך vasculature להשפיע על התפתחות והתקדמות של טרשת עורקים, מפרצות, ומחלות עורקים היקפיים אחרים; במקביל, מדידות ישירות של לחץ תוך-אלומינלי, מתח הטיה בקיר (WSS) וזמן מגורים חלקיקים (PRT) קשה לרכוש ב vivo.

CFD מאפשר להעריך משתנים כאלה באופן לא פולשני. בנוסף, CFD משמש כדי לדמות טכניקות כירורגיות, אשר מספק לרופאים ראיית הנולד טובה יותר לגבי תנאי זרימה לאחר הניתוח. שתי שיטות בהדמיית תהודה מגנטית (MRI), אנגיוגרפיה של תהודה מגנטית (MRA) עם זמן טיסה (TOF-MRA) או MRA משופר בניגודיות (CE-MRA) וניגודיות פאזה (PC-MRI), מאפשרות לנו להשיג גיאומטריות כלי שיט ושדות מהירות תלת-ממדית שנפתרו בזמן, בהתאמה. TOF-MRA מבוסס על דיכוי האות מרקמה סטטית על ידי פולסים RF חוזרים המוחלים על נפח התמונה. אות מתקבל מספינים בלתי רוויים הנעים לתוך הנפח עם הדם הזורם. CE-MRA היא טכניקה טובה יותר עבור כלי הדמיה עם זרימות recirculating מורכב, כפי שהוא משתמש סוכן ניגודיות, כגון גדליניום, כדי להגדיל את האות.

בנפרד, PC-MRI משתמש במעברי צבע דו-קוטביים כדי ליצור משמרות פאזה שהן פרופורציונליות למהירות הנוזל, ובכך מספק התפלגות מהירות שנפתרה בזמן. בעוד PC-MRI מסוגל לספק מהירויות זרימת הדם, הדיוק של שיטה זו מושפע רזולוציה spatiotemporal מוגבלת טווח דינמי מהירות. CFD מספק רזולוציה מעולה והוא יכול להעריך את טווח המהירויות ממטוסים במהירות גבוהה כדי מערבולות חוזרות איטיות שנצפו בכלי דם חולים. לכן, למרות האמינות של CFD תלוי בהנחות המידול, זה פותח את האפשרות לתיאור איכותי ומקיף של שדות זרימה ספציפיים למטופל, אשר יכול להנחות אבחון וטיפול.