基于计算流体动力学的双叶机械心脏瓣膜功能障碍时湍流剪应力的预测
流体动力学
2018-03-12 v1
摘要
全球每年植入的心脏瓣膜超过 30 万例，其中约 50% 为机械瓣膜。心脏瓣膜置换通常是严重瓣膜疾病的常见治疗方法。然而，瓣膜可能发生功能障碍，导致不良血流动力学条件。本计算研究考察了双叶机械心脏瓣膜在瓣叶功能障碍程度为 0%、50% 和 100% 时的绕流，并记录了相关流动特征，如涡结构和湍流剪应力。研究这些瓣膜在正常运作和功能障碍期间的流动特征，有助于更好地理解其性能，可能改进设计，并帮助识别可能增加血细胞损伤潜在风险的条件。结果表明，最大流速随功能障碍从 2.05 ms⁻¹ 增至 4.49 ms⁻¹，并伴随涡旋和速度波动的增大。这些波动导致湍流剪应力随功能障碍程度增加而从 90 N·m⁻² 升至 800 N·m⁻²。这些应力值超过了对应于溶血和血小板活化风险升高的阈值。高应力区域集中在功能瓣叶周围及下游，此处存在高速射流和更强的螺旋结构。
引用
@article{arxiv.1803.03361,
title = {Prediction of Turbulent Shear Stresses through Dysfunctional Bileaflet Mechanical Heart Valves using Computational Fluid Dynamics},
author = {Fardin Khalili and Peshala T. Gamage and Hansen Mansy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.03361},
year = {2018}
}