临床医生的先导：先天性心脏病的计算模拟简介
摘要：应用工程方法解决先天性心脏病问题的兴趣在过去十年中逐渐增加。计算机模拟在临床期刊中常常用于研究常见的临床问题，包括单心室生理学及相关手术方法，起搏器植入对血管闭塞的影响，以及植入医疗器械的生物力学效应。在实践中，只有当两个学科的研究人员了解彼此的方法及其局限性时，这种合作才能顺利进行。本文旨在通过介绍在先天性心脏病背景下进行计算机模拟的主要步骤，促进此类交流-从选择适当的临床问题到理解计算结果，以及其中的所有“黑盒子”。我们研究当前的技术水平和需要继续发展的领域。例如，基于多种不同方法开发了基于医学图像的模型构建软件。然而，没有一种方法可以通过简单的“点击按钮”来构建模型。尤其是在儿科患者中，创建一个忠实、代表性的解剖模型通常需要熟练的手动干预。另外，通常需要来自第二种成像模式的信息来促进这个过程。我们描述了模型构建的技术方面，给出了一些常用术语和技术的定义（例如，网格、网格收敛性、Navier-Stokes方程和边界条件），以及运行模拟时使用的假设。特别重视边界条件的赋值，因为这一点在先天性心脏病领域的当前研究中非常重要。最后，通过展示虚拟Fontan转换（从术前数据到预测的术后状态）和不同手术设计的结果等新型仿真示例，说明了计算机模拟如何提供一种“获取”目前其他成像方法无法获得的数据的机会，并且几乎没有对患者造成风险。需要验证当前使用的技术和预测结果，并且目前的方法仍处于初级阶段。虽然这些技术在日常应用于特定患者临床情况的可能性可能还需要几年时间，但医生和工程师对这一领域的兴趣不断增加，使其最终使用的可能性比以往任何时候都更大，一些人甚至可以说，只是个[计算]时间的问题。
作者：Irene Vignon Clementel (INRIA Rocquencourt), Alison L. Marsden (MAE), Jeffrey A. Feinstein (School of Medicine)
论文ID：1101.3726
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2011-01-20