用于人体左心血流数值模拟的几何多尺度模型
数值分析
2022-07-08 v2 数值分析
流体动力学
医学物理
摘要
我们提出一种用于人体左心血流数值模拟的新计算模型。为此，我们采用任意拉格朗日-欧拉（Arbitrary Lagrangian Eulerian）形式的 Navier-Stokes 方程以考虑心内膜运动，并借助阻力浸没隐式曲面（Resistive Immersed Implicit Surface）方法对心脏瓣膜建模。为施加域边界的生理性位移，我们使用左室的三维心脏电机械模型，并将其与剩余循环的集总参数（0D）闭环模型相耦合。由此我们得到左室内的单向耦合电机械-流体动力学模型。为将左室运动扩展至左心房及升主动脉的心内膜，我们引入一种预处理流程：将左室位移的调和延拓与基于 0D 模型的左心房运动相结合。为使三维心脏血流与外部体循环更好匹配，我们将三维 Navier-Stokes 方程与 0D 循环模型耦合，得到多尺度耦合的 3D-0D 流体动力学模型，并采用分离式数值格式求解。我们对健康左心进行了数值模拟，并通过展示正确复现有意义的血流动力学指标来验证模型。
引用
@article{arxiv.2110.02114,
title = {A geometric multiscale model for the numerical simulation of blood flow in the human left heart},
author = {Alberto Zingaro and Ivan Fumagalli and Luca Dede' and Marco Fedele and Pasquale Claudio Africa and Antonio Francesco Corno and Alfio Quarteroni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.02114},
year = {2022}
}