人体胎儿主动脉的个性化流固耦合建模范式
摘要：背景 - 先天性心脏病（CHD）是最常见的出生缺陷，也是新生儿、婴儿和儿童死亡和慢性疾病的主要原因。产前筛查和识别CHD至关重要，但是当前胎儿成像技术的可用性和准确性有限。到目前为止，很少有胎儿循环模型被开发出来。考虑到胎儿主动脉在CHD中的频繁受损，本研究旨在开发和验证一种评估胎儿主动脉血流动力学的新模型。方法 - 使用胎儿超声心动图（FE）和多普勒来构建评估胎儿主动脉三维模型的流体结构相互作用（FSI）模型。采用反演方法获取材料属性。还提出了一种迭代方法来估计出流边界。将FSI结果与临床测量的正常胎儿主动脉在心脏周期内的尺寸和速度进行验证。结果 - 所提出的FSI模型已在4个健康胎儿主动脉中实施，代表了一系列孕龄（GA = 23.5-36.0周）。迭代方法成功估计了与体内测得的流量边界处匹配的Windkessel参数。FSI模型已使用位于主动脉峡部的体内速度波形进行验证。结果的L2范数为[12.5\%，16.4\%]，根据先前的模拟研究来看是可以接受的。此外，胎儿主动脉的刚度随着GA的增加而减小，进一步支持有关主动脉刚度与GA之间趋势的争议。结论 - 该研究代表了一个严格验证的胎儿循环个性化流动模型的首次尝试。已成功验证了开发的FSI模型在四个对象中的应用。此模型还用于获得新的关于胎儿主动脉发育和生长的证据。
作者：Ya Tang, Guihong Chen, Liqun Sun, Lisa Hornberger, Zhenglun Alan Wei, Shuping Ge
论文ID：2302.10715
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2023-02-22