Korunmuş Ejeksiyon Fraksiyonu ile Kalp Yetmezliğinin Topaklanmış Parametre ve Sonlu Eleman Modellemesi

Bu protokol, akut basınç yükünün yanı sıra korunmuş ejeksiyon fraksiyonu ile kalp yetmezliğinin kardiyovasküler hemodinamik üzerindeki etkilerini araştırmak için kronik ventrikül uyum kaybını yeniden yakalamak için kullanılabilir. Lumped-Parameter modelimiz hesaplama açısından çok verimlidir ve finansal miktar yaklaşımı, kardiyovasküler hemodinamiklerin daha doğru bir şekilde modellenmesi için elektriksel ve yapısal etki alanını entegre eder. EFPEF için etkili tedaviler için güçlü bir teknik ihtiyaç vardır.

Bizimki gibi hesaplama yöntemleri, tıbbi cihazların ve terapötiklerin geliştirilmesinde ve düzenleyici onayında çok önemlidir. Sıfır boyutlu Lumped parametreli bir model ayarlamak için, gösterildiği gibi sayısal çözücü ortamında bir etki alanı oluşturduktan sonra, gerekli elemanları bulmak ve hidrolik işlem hattı öğelerini çalışma alanına bırakmak için hidrolik kitaplığına gidin. Duvar uyumluluğunu ve akışkan sıkıştırılabilirliğini tanımlamak için sabit hacimli hidrolik hazne elemanlarını takın.

Ve akış direncini tanımlamak için doğrusal direnç elemanlarını ekleyin. Her kalp odasının sözleşmeliğini özel değişken uyumluluk uyumluluk odası elemanı aracılığıyla modellayın ve tabloda gösterildiği gibi her elemana göre parametreleri sağlayın. Ardından, kullanıcı tanımlı giriş sinyalini değiştirmek için zaman gerektiren blokların her biri için fiziksel bir sinyal yinelenen sıra öğesi ekleyin, varsayılan ODE 23 T örtük çözücüyü seçin ve sabit bir duruma ulaşmak için simülasyoni 100 saniye çalıştırın.

Sonlu eleman analiz modeli ayarlamak için elektrik etki alanına gidin ve standart modülü seçin. Tek analiz vuruşu adımını seçin. Kardiyak döngünün süresini 500 milisaniye olarak ayarlayın ve sinoatriyal düğümü temsil eden bir düğüm kümesine elektriksel potansiyel kutuplar uygulayın.

Varsayılan elektrik dalgası formunu gözden geçirdikten sonra, iş modülünü başlatın ve bir kalp elektrik işi oluşturun. Elektriksel analiz kurulumu tamamlandıktan sonra, ön yükleme adımında mekanik etki alanına gidin. Kalbin önceden stresli durumunun sınır koşullarını gözden geçirin ve adım süresi olarak 0,3 saniyeyi seçin.

Bir adımda, daralmayı simüle etmek için adım süresi olarak 0,5 saniye kullanın. Bir adımda, dakikada 60 atım kalp atış hızı için kardiyak gevşeme ve ventrikül dolgusu için 0,5 saniye seçin. İş modülini başlatın ve kalp mekanik bir iş oluşturun.

Çift duyarlık seçeneğini etkinleştirin. Basitleştirilmiş Topaklanmış parametreli rüzgar kalesi modelini ve gerektiğinde akış dirençleri ve yapısal uyumlar için dirençli ve kapasitif elemanların değerlerini ayarlayan kan akışı modeli gösterimini gözden geçirin. Dört kalp odasının 3D sonlu elemanların temsilini gözden geçirin ve geometrik konumlarının doğru olduğunu onaylayın.

Kalp tertibatını kontrol ettikten sonra, dört kalp odasının her birinin uygunluk ve sözleşme değerlerini ayarlamak için etkileşim modülüne geçin. Arteriyel, venüs ve pulmoner dolaşımlardaki basınç hacmi tepkisini modellemek için sertlik değerini gözden geçirin ve her gıda değişim bağlantısındaki kan akışı modelini değiştirmek için viskoz direnç katsayısını ayarlayın. Çok fizikli bir simülasyon için, giriş, nesne ve kitaplık dosyalarını çalışma dizinine ekleyin ve sonlu öğe çözümleme modeli simülasyon yazılımını başlatın.

Elektrik stimülasyon kalp elektrik işini çalıştırın ve elde ettiği ODB dosyasının çalışma dizininde olduğunu onaylayın. İkinci simülasyon aşamasına geçmek için mekanik etki alanına geçin. Ön yükleme adımında, basınç seviyesini sıfırdan istenen seviyeye yükseltmek için yerleşik pürüzsüz genlik seçeneğini kullanın.

Daha sonra kan akışı modelini dolaşım sistemi içinde sabit bir genel kan hacmi ile çalıştırmak ve kalp mikrofon simülasyonu işini çalıştırmak için basınç sınırı koşullarını devre dışı bırakın. Topaklanmış bir parametre modelinde, sol ventrikül bölmesinde aort valfi darlığını simüle etmek için, giriş sinyalini aort valfine göre değiştirin ve temele kıyasla delik alanının% 70'e eşit bir azaltmasını simüle edin. Aort kapak darlığı ve FEA modelini simüle etmek için, sol ventrikül arteriyel parametresinin sıvı değişim tanımını değiştirin ve ters mekanik simülasyon gerçekleştirmek için araç kutusu dosyalarını çalıştırın.

Ters mekanik simülasyon tamamlandıktan sonra, işlem sonrası işlevleri belirtildiği gibi çalıştırın. Daha sonra iş modülünü izleyin ve gösterildiği gibi yeni bir mekanik simülasyon çalıştırmak için bir kalp mekanik işi oluşturun Topaklanmış parametre modelinde basınç aşırı yüklenmesi nedeniyle duvar sertleştirmesini taklit etmek, sol ventrikül uyum elemanının sol ventrikül diyastolik uyumunu değiştirmek ve sol ventrikül pompasının sızıntı direncini metre başına saniyede 18 kez 10 ila altı pascal'a çıkarın. Sonlu eleman analiz modelinde kronik remodeling etkilerini simüle etmek için, sol ventrikül geometrisinin aktif malzeme özelliklerini düzenleyin ve sol ventrikül aktif dosyasındaki mekanik malzemenin malzeme tepkisini değiştirin.

Korunmuş ejeksiyon fraksiyonu fizyolojisi ile kalp yetmezliği için artan sertlik yanıtını yakalamak için, anizotropik hiperelastik formülasyondaki A ve B sertlik parametrelerini artırın. Ön yükleme adımında, sol ventrikülün ve sol kulakçıkların sıvı boşluğu basınçlarını 20 milimetre cıvaya ayarlayın ve sol ventrikül ve atriyumun hacimsel durumunu elde etmek için ters mekanik simülasyon gerçekleştirin. Daha sonra belirtildiği gibi işlem sonrası işlevleri yürütün ve gösterildiği gibi yeni bir mekanik simülasyon gerçekleştirin.

Siliko modellerinde yer alan ikili, fizyolojik aralıkta benzer aort ve sol ventrikül hemodinamiklerini göstermektedir. Aort darlığı koşullarında basınç ve hacim dalga formları her iki modelde de aort kapak deliği bölgesinde %70 azalma olduğunu göstermektedir. Her iki model de aort darlığının neden olduğu yükselme ve artçı yük nedeniyle sistolik sol ventrikül basıncındaki artışı yakalayabilir.

Yeniden yapılanma ve sol ventrikül uyum kaybı üzerine, son diyastolik basınç hacmi ilişkisi yükselir ve bu da daha yüksek uç diyastolik basınçlara ve alt uç diyastolik hacimlere neden olur. Sol ventrikülün gevşeyememesi ve yeterince hissedilememesinden kaynaklanan bu fenomenler, hem düşük hem de yüksek boyutlu modellerde korunmuş ejeksiyon fraksiyonu basınç hacmi döngüleri ile kalp yetmezliği tarafından başarıyla yakalanır. Mitral kapak verilerinden geçen akış hem erken gevşeme hem de atriyal kasılma evrelerini vurgulamaktadır.

Normal ve darlık profilleri ile karşılaştırıldığında, korunmuş ejeksiyon fraksiyonu akışına sahip kalp yetmezliği, biraz daha yüksek bir tepe erken gevşeme fazı mitral akışı ve önemli ölçüde azalmış bir tepe atriyal kasılma fazı akışı ile karakterize edildi. Bu miyokard stres haritalarında gösterildiği gibi, kalp yetmezliğinde ventrikül uyumunun karakteristik kaybı nedeniyle korunmuş ejeksiyon fraksiyonu ile yüksek gerilmeler gözlenebilir. Basınç aşırı yüklenmesinin kronik etkilerini modellemek ve böylece kalp yetmezliğinin hemodinamiklerini korunmuş fırlatma fraksiyonu ile yeniden özetlemek için, her simülasyondaki ventrikül uyumunu buna göre değiştirmek önemlidir.

Stolik sertlik, diyastolik disfonksiyonun çeşitli fenotiplerini simüle etmek için parametrik olarak araştırılabilir. Bu, azalan uyumun hastalık üzerindeki etkilerini daha kapsamlı bir şekilde karakterize etmemizi sağlayacaktır. Çalışmalarımızın, mevcut kalp yetmezliği anlayışımızı korunmuş fırlatma fraksiyonu ile ilerletebilecek modellerin yaratılmasına giden yolu açmasını ve bu durum için tedavilerin geliştirilmesini desteklemesini umuyoruz.