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基于流-split 外流策略评估冠状动脉流量的可靠性:与多尺度方法的比较

医学物理 2025-03-03 v1 流体动力学 组织与器官

摘要

在冠状动脉血流动力学的计算建模中,施加患者特异的流条件至关重要,但常常因资源和时间限制而不够实用,限制了能够对特发性病例进行大量模拟的能力。我们旨在比较在不同程度的狭窄下,使用不同指数值的流-split 策略评估的冠状动脉血流动力学与临床验证但计算密集型的多尺度模拟进行比较。共有六个患者特异的左冠状动脉树被分割和重建,其中三个具有严重 (>70%) 狭窄,三个具有轻度 (<50%) 狭窄。针对整个冠状动脉树进行模拟,以考虑冠状动脉狭窄的流量限制效应。我们使用 0D-3D 耦合多尺度模型和具有四个不同指数 (2.0, 2.27, 2.33, 和 3.0) 的流-split 方法。对比两种方法得到的显著血流动力学指标。流-split 和多尺度模拟在静息条件下无显著差异,无论狭窄程度如何。然而,在高血压条件下,流-split 方法将时间平均壁面剪切应力高估最多 16.8 Pa (p=0.031),并低估分数流经保留值 0.327 (p=0.043),严重狭窄的病例比轻度狭窄的病例差异更大。在流-split 方法中,将指数从 2.0 调整到 3.0 并不显著影响血流动力学结果 (p>0.141)。在静息条件下,指数介于 2.0 到 3.0 之间的流-split 方法适用于模拟狭窄冠状动脉。对于高血压条件下的准确建模,尤其是严重狭窄的动脉,建议使用多尺度模拟。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.20406,
  title  = {Reliability of characterising coronary artery flow with the flow-split outflow strategy: comparison against the multiscale approach},
  author = {Mingzi Zhang and Hamed Keramati and Ramtin Gharleghi and Susann Beier},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.20406},
  year   = {2025}
}

备注

Figure: 6, Table: 2, 27 Pages