뇌동맥류 내 혈류의 전산 유체 역학 시뮬레이션

출처: 조셉 C. 머스킷, 비탈리 엘 레이즈, 크레이그 J. 괴르겐, 웰던 생물 의학 공학 대학, 퍼듀 대학, 웨스트 라파예트, 인디애나

이 비디오의 목적은 환자 또는 동물별 혈관을 기반으로 한 전산 유체 동적(CFD) 시뮬레이션의 최근 발전을 설명하는 것입니다. 여기서, 주체 기반 선박 세분화가 만들어졌고, 오픈 소스및 상용 공구의 조합을 사용하여, 고해상도 수치 솔루션은 유량 모델 내에서 결정되었다. 수많은 연구는 혈관 내의 혈역학적 조건이 동맥 경화증, 동맥류 및 기타 말초 동맥 질환의 발달 과 진행에 영향을 미친다는 것을 입증했습니다. 수반되 게도, 직루압, 벽전단 응력(WSS) 및 입자 거주 시간(PRT)의 직접 측정은 생체 내에서획득하기 어렵다.

CFD를 사용하면 이러한 변수를 비침습적으로 평가할 수 있습니다. 또한 CFD는 수술 후 흐름 조건에 관한 의사에게 더 나은 선견지명을 제공하는 수술 기술을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 자기 공명 영상(MRI), 자기 공명 혈관 조영술(MRA) 중 비행 시간(TOF-MRA) 또는 대조적으로 향상된 MRA(CE-MRA) 및 위상 대비(PC-MRI)의 두 가지 방법을 통해 각각 선박 기하학 및 시간 해결 된 3D 속도 필드를 얻을 수 있습니다. TOF-MRA는 영상 부피에 적용되는 반복된 RF 펄스에 의해 정적 조직에서 신호의 억제를 기반으로 합니다. 신호는 흐르는 혈액으로 부피로 이동하는 불포화 스핀에서 얻어진다. CE-MRA는 가돌리늄과 같은 조영제를 사용하여 신호를 증가시키기 때문에 복잡한 재순환 흐름을 가진 혈관을 이미징하는 더 나은 기술입니다.

이와 는 별도로 PC-MRI는 양극성 그라데이션을 사용하여 유체의 속도에 비례하는 위상 시프트를 생성하므로 시간 해결 속도 분포를 제공합니다. PC-MRI는 혈류 속도를 제공할 수 있지만, 이 방법의 정확도는 제한된 실조 적 해상도 및 속도 역학 범위에 의해 영향을 받습니다. CFD는 우수한 해상도를 제공하며 고속 제트기에서 병들인 혈관에서 관찰되는 배회 소용돌이를 늦추는 속도의 범위를 평가할 수 있습니다. 따라서 CFD의 신뢰성은 모델링 가정에 따라 다르지만 진단 및 치료를 안내할 수 있는 환자 별 흐름 필드의 고품질 포괄적 인 묘사 가능성을 열어줍니다.