《Fontan手術規劃血流動力學的幾何多尺度模擬與實驗研究》是依託北京工業大學，由劉有軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Fontan手術規劃血流動力學的幾何多尺度模擬與實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉有軍
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單心室、三尖瓣閉鎖等複雜先心病的Fontan手術治療，需要進行大規模的血管重構，從而產生新的局部血管結構和血流動力學，同時整個心血管系統也會產生適應性的改變。所以,Fontan手術規劃的局部血流動力學最佳化，必須置於整個心血管系統的模擬環境之中。利用心血管系統的幾何多尺度性質，採用手術局部三維（3D）和心血管系統集中參數模型（0D）相結合的幾何多尺度方法，建立心血管系統的閉環式分析模型，可以滿足手術規劃對局部血流動力學細節的要求，又能反映手術血管重構與整體心血管功能適應性改變之間的相互作用，提高Fontan手術規劃的生理真實性。本研究基於醫學圖像局部三維重建個性化的術前血管模型和手術模型，利用CFD方法最佳化手術部位的血流動力學，CFD求解耦合病人的整體心血管系統集中參數模型。同時，對集中參數模型進行實驗驗證，並對Fontan手術部位的血流動力學進行實驗研究，驗證多尺度模擬的正確性。
結題摘要
單心室先心病Fontan手術的血流動力學手術規劃，可以最佳化手術部位的血流動力學，提高手術效果及其長期有效性。項目採用0D－3D模型相結合的心血管幾何多尺度血流動力學數值模擬方法，從根本上提高了血流動力學數值模擬的生理真實性，研究結果有望幫助提高心血管Fontan手術的科學化決策水平。研究在血流動力學數值模模擬方法學方面具有理論意義，研究結果具有潛在的臨床套用價值。 項目完成的主要工作如下： 1.建立了三維血流動力學數值模擬與集中參數模型的多尺度耦合計算方法，採用界面波吸收法解決了0D-3D模型之間的虛假波反射問題，實現了心血管系統幾何多尺度閉環式血流動力學的數值模擬，提高了Fontan手術規劃血流動力學數值模擬的生理真實性。 2.對Fontan手術的三個階段，包括體-肺分流術、Glenn吻合術和TCPC吻合術，分別建立了0D－3D幾何多尺度的血流動力學模型，研究了不同術式、不同手術參數的血流動力學特性，實現了基於血流動力學最佳化的Fontan手術全過程手術規劃。研究結果對臨床手術選擇具有一定的指導意義。 3.採用醫學圖像三維重建、虛擬現實手術模型及3D列印技術，發展了三維、個性化、透明的體外血流動力學實驗模型構建方法，為體外血流動力學模型PIV實驗提供了方法學 4.對Fontan手術局部的血流動力學進行了體外模型PIV實驗研究，驗證了數值計算的正確性。 5.基於血管三維重建及手術模型雕塑、心血管系統集中參數模型，以及血流動力學幾何多尺度模擬方法，形成了FONTAN手術規劃血流動力學幾何多尺度數值模擬的研究軟體平台。
