与二尖瓣介入相关的湍流心室血流中流结构的计算分析

心脏疾病与临床介入均可能因心脏内血流改变而增加血栓事件风险，从而改变流经心腔的血细胞所受到的机械刺激。具体而言，血小板活化程度受血流中机械应力的水平和类型影响。在此，我们通过由患者特定数据构建的计算模型分析心脏左心室中的血流。心室中的血流由 Navier-Stokes 方程建模，而流经二尖瓣的血流由表示瓣膜投影开口的参数化模型建模。采用有限元方法求解方程，由此构建血流速度与压力的模拟。随后利用速度梯度张量的三重分解来区分刚体旋转流、无旋应变流和剪切流。三重分解能够分离三种根本不同的流结构，每种都对流中的血细胞产生不同类型的机械刺激。我们将结果与模拟二尖瓣夹介入的案例进行比较，后者导致心室血流的显著改变。研究发现，与未治疗案例相比，接受夹子治疗的模拟案例中的剪切增加幅度大于旋转和应变的增加幅度。其中一个案例中瓣膜开口面积减少 64%，导致旋转和应变增加 90%，但剪切增加 150%。该计算分析提出了一种针对心脏临床介入的患者特定模拟流程，并对由此产生的血流进行详细分析，可支持关于血小板活化和血栓事件的临床风险评估。