主动脉根部流固耦合的浸入边界-有限元模型
计算工程、金融与科学
2016-01-27 v1 数值分析
组织与器官
摘要
长期以来，人们认识到主动脉根部的弹性有助于确保主动脉瓣的有效关闭，但随着体内成像数据日益精细，我们对主动脉根部弹性和几何形状的功能重要性的理解不断演进。在此，我们描述了主动脉根部的流固耦合模型，包括主动脉瓣叶、瓦尔萨尔瓦窦、主动脉环和窦管交界，这些模型采用了佩斯金(Peskin)浸入边界(IB)方法的一种变体，并结合有限元(FE)对结构弹性的描述。我们开发了一个具有主动脉窦和瓣叶三重对称性的理想化根部模型，以及一个更真实的模型，该模型考虑了左、右和无冠窦及其对应瓣尖尺寸的差异。与早期工作一样，我们使用基于纤维的瓣叶模型，但本研究通过采用基于实验人体主动脉根部组织数据拟合的本构定律，建立窦和升主动脉力学的不可压缩超弹性模型，扩展了早期的主动脉根部IB模型。体内压力载荷通过反向位移法考虑，该方法确定根部模型的未加载构型。我们的模型在生理压力下产生真实的心脏输出，前向流时跨瓣压差低，瓣膜关闭时反流极小，舒张期瓣膜关闭时压力载荷真实。此外，高分辨率计算的结果表明，对于主动脉根部高雷诺数流动，IB主动脉瓣模型能够在实际网格间距下产生基本网格收敛的动力学。
引用
@article{arxiv.1501.02287,
title = {Immersed boundary-finite element model of fluid-structure interaction in the aortic root},
author = {Vittoria Flamini and Abe DeAnda and Boyce E. Griffith},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.02287},
year = {2016}
}