Simulation kardiovaskulärer Systeme

Die Blutströmung in speziell interessierenden Abschnitten des Arteriensystems einschließlich möglicher dort eingesetzter kardiovaskulärer Implantate wird immer auch durch die Strömungsbedingungen im Gesamtsystem beeinflußt.
Aufgrund des instationären, pulsierenden Charakters der Blutströmung bildet sich in den Arterien ein entsprechendes zeitliches und örtliches Geschwindigkeits- und Druckprofil aus. Die Annahme konstanter Strömungsgeschwindigkeiten an den Rändern des Berechnungsgebietes der zu untersuchenden Arterie ist dann oft nicht zulässig, da das vorgegebene Geschwindigkeitsprofil einen bedeutenden Einfluß auf das berechnete instationäre Strömungsverhalten besitzt.

Da die vollständige dreidimensionale und instationäre Strömungssimulation des Gesamtsystems einschließlich des speziell interessierenden Arterienabschnittes einen unverhältnismäßigen Aufwand erfordert, hat die ASD GmbH zur Lösung des Problems in Zusammenarbeit mit der Universität Sheffield ein eindimensionales Kompartment-Modell entwickelt. Dieses berechnet die Strömungsverhältnisse in Form eines zeitabhängigen Geschwindigkeits- und Druckverlaufes ausgehend vom Herzen für den gesamten arteriellen Baum.
Das Kompartment-Modell läßt sich an beliebiger Stelle mit einem detaillierten, dreidimensionalen CFD-Modell einer Arterie oder eines Arterienabschnittes koppeln, d.h. es liegen für das CFD-Modell alle relevanten Strömungsparameter stromauf- und stromabwärts vor, so daß sich realitätsnahe Randbedingungen für die CFD-Simulation ergeben.
Darüber hinaus können in dem Modell gegebenenfalls vorhandene patientenspezifische Daten zum arteriellen System sowohl bezüglich der geometrischen Abmessungen als auch der Elastizitätsparameter der Gefäßwände berücksichtigt werden.

Das Kompartment-Modell erlaubt somit eine Analyse der globalen Effekte der Strömung im arteriellen System und, in Kopplung mit einem 3D-CFD-Modell, die Bestimmung der lokalen Strömungsvorgänge an beliebiger Stelle im System.
Die entwickelte Software ermöglicht damit die Untersuchung der haemodynamischen Aspekte von arteriellen Erkrankungen und deren Therapie beispielsweise mit vaskulären Implantaten sowohl auf lokalem als auch auf systemischem Niveau. 		DOWNLOAD
Hochaufgelästes AVI-Video
Berechnete zeitliche Druckverteilung im arteriellen System [AVI-Video 1,24 MB]
Mit dem Kompartment-Modell berechnete zeitliche Druckverteilung im arteriellen System
[AVI-Video 1,24 MB]

Bedienoberfläche des kardiovaskulären Kompartment-Modells und Beispiel einer Stenose-Simulation
Bedienoberfläche des kardiovaskulären Kompartment-Modells und Beispiel einer Stenose-Simulation
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