Sử dụng Ansys cho nghiên cứu y học về kỹ thuật tim mạch
Tại Đại học và Cao đẳng Luân Đôn (UCL), Benjamin đã sử dụng Ansys để kết hợp một mô hình đa cấp độ và tính toán đa trường vật lý (MSM) của tâm thất trái thành mô hình 3D của van tim. Mô hình tâm thất trái được sử dụng như một điều kiện biên phức tạp và đa tỷ lệ cho bài toán 3D.
Là một trong bốn ngăn của tim, tâm thất trái có tầm quan trọng lớn, bơm máu có oxy từ phổi đến toàn bộ cơ thể. Đa cấp độ liên quan đến MSM bao gồm cấp độ vi mô (protein và tế bào) và cấp độ vĩ mô (cơ quan), bao gồm các đặc điểm và cơ chế điển hình ở mỗi cấp độ, đồng thời đại diện cho sự co và giãn của tâm thất.
Ghép nối giữa mô hình 0D MSM và mô hình 3D Ansys
Việc kết hợp với mô hình 3D của van tim được thực hiện thông qua sự hợp tác với Tiến sĩ Justin Penrose và Tiến sĩ Santhosh Sheshadri từ Ansys Vương quốc Anh.
Mô hình 3D mô tả sự phân bố của dòng máu đi vào tâm thất trái qua van hai lá (trong trường hợp này là van tim cơ học), cho phép dòng máu một chiều vào tâm thất.
Trong nghiên cứu này, một kỹ thuật mới đã được phát triển cho phép trao đổi liên tục các điều kiện biên giữa 0D MSM và mô hình 3D. Các điều kiện biên, được trình bày trong phương pháp ghép nối 0D-3D này, được xác định bởi áp suất tâm thất và dòng chảy qua van (Hình 1).
Áp suất được tính trong mô hình 0D và sau đó được cung cấp cho mô hình 3D, áp dụng giá trị áp suất để tính toán một giá trị lưu lượng tương ứng. Sau đó, giá trị lưu lượng được cung cấp trở lại mô hình 0D để tính toán giá trị áp suất tiếp theo.
Sự tương tác và trao đổi áp lực tâm thất và dòng chảy qua van hai lá giữa cả hai mô hình thúc đẩy huyết động học cục bộ của van hai lá trong mô hình 3D Ansys trong quá trình đóng và mở van, dựa trên hành vi sinh lý của tế bào tim trong 0D MSM.
Mô phỏng ghép nối 0D-3D. Biểu đồ đồng mức áp suất cùng với đường dòng áp suất trong quá trình co (trái) và giãn (phải) của tâm thất và tim
Các mô phỏng kết hợp 0D-3D được trình bày đã được thực hiện bằng Ansys , với tùy chọn phương pháp vật rắn chìm trong chất lưu (immersed solid - ISM) cho động lực học của van.
Kết quả (Hình 2) đã cho thấy một sự cải tiến lớn so với các kết quả mô phỏng trước đây của kỹ thuật kết hợp 0D-3D đã được trình bày trong tài liệu.
Các vấn đề mô phỏng được báo cáo trước đây, chẳng hạn như biến dạng lưới và chia lại lưới có thể được giải quyết bằng cách sử dụng tùy chọn ISM.
Ansys đã cho thấy là một công cụ hữu ích để hiểu các bệnh tim mạch.
Các mô phỏng kết hợp 0D-3D được trình bày đã được thực hiện bằng Ansys , với tùy chọn phương pháp vật rắn chìm trong chất lưu (immersed solid - ISM) cho động lực học của van.
Kết quả (Hình 2) đã cho thấy một sự cải tiến lớn so với các kết quả mô phỏng trước đây của kỹ thuật kết hợp 0D-3D đã được trình bày trong tài liệu.
Các vấn đề mô phỏng được báo cáo trước đây, chẳng hạn như biến dạng lưới và chia lại lưới có thể được giải quyết bằng cách sử dụng tùy chọn ISM.
Ansys đã cho thấy là một công cụ hữu ích để hiểu các bệnh tim mạch.
Bài viết liên quan
- Tương lai của mô phỏng CFD?
- Phân tích CFD của Mặt nạ khí dung bằng mô hình hô hấp
- Mô phỏng CFD giúp cải thiện hệ thống thông gió của phòng áp lực âm
- Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech .,Jsc" hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này