CMMM 计算和数学方法在医学 1748 - 6718 1748 - 670 x Hindawi 10.1155 / 2021/2618625 2618625 评论文章 计算分析先天性心脏病肺动脉的:复习的方法和结果 https://orcid.org/0000 - 0002 - 5185 - 2372 Conijn M。 https://orcid.org/0000 - 0002 - 5285 - 0862 克林 g . J。 Korobeinikov 安德烈 儿科心脏病学 威廉敏娜儿童医院(大学医学中心) 乌特勒支3584 EA 荷兰 hetwkz.nl 2021年 2 4 2021年 2021年 20. 7 2020年 25 2 2021年 12 3 2021年 2 4 2021年 2021年 版权©2021 m . Conijn和g·j·克林。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

借助计算流体动力学(CFD),肺动脉(PA)的血流动力学可以详细研究和不同生理环境和治疗方法可以模拟。这提供了机会,改善双PA狭窄的诊断和治疗先天性心脏病(CHD)。本文的目的是评估的方法计算研究了PA的双冠心病和水平的验证的数值结果。总共有34个原始研究论文被选中。文献显示的各种使用方法(重新)建设的几何以及定义边界条件和数值设置。有10个不同的方法确定定义入口边界条件为出口边界条件和17。总共有9篇论文验证了CFD结果通过比较结果临床数据或通过一个实验模拟循环。方法使用的多样性和低水平的验证结果导致不确定性的可靠性数值研究。这限制了当前CFD研究PA的临床效用流在冠心病。因此建议标准化和验证的方法。

 1。介绍

狭窄的肺动脉(PA)是常见的先天性心脏病(CHD)患者。它可以发生在一个本地衬底或手术后 1]。PA患者诊断狭窄可以挑战心脏回波描记术可能是不确定的。确认诊断,通常与多个成像评价模式CTA和CMR是必要的。是否治疗狭窄的决定主要是基于压力梯度,需要经心导管( 2]。然而,压力梯度可能解决麻醉导致可能的PA狭窄接受治疗。此外,再狭窄和内膜增生可以治疗后发生。机制导致这仍然不是很清楚,但一些characteristics-i.e流动。,turbulence, wall shear stress (WSS), and the interaction of flow and (stent) geometry—are hypothesized to be of influence [ 3- - - - - - 5]。计算流体动力学(CFD)提供了机会来研究这些因素,增强我们的血液动力学PA的知识。它允许详细的流动显示和模拟锻炼和治疗结果。然而,它的临床应用仍是有限的,因为是一个伟大的各种使用方法和验证的数值结果通常是具有挑战性的 6- - - - - - 11]。本文的目的是分析可用的数值研究文学的肺动脉双冠心病,专注于使用方法和验证的结果。

 2。方法 2.1。搜索策略

PubMed和Embase搜索。搜索文件需要包括“肺动脉”和“计算流体动力学”或同义词在题目或摘要。搜索被限制的语言英语。之前所有发表论文1圣2021年1月被包括在内。

 2.2。包含和排除标准

所有论文摘要中的数值分析PA的心被包括在内。儿童和成人以及动物实验被认为是。论文的着重点是肺动脉高压也排除从2001年之前的论文,评论,如果没有可用的全文。所有包含和排除标准如图 1。

流程图显示结果的文献搜索和纳入和排除标准。搜索的术语“肺动脉”和“计算流体动力学”和他们的同义词。

 3所示。结果 3.1。研究选择

搜索PubMed和Embase数据库导致的,分别为266年和286年的论文。展开和标题摘要筛选后,45论文仍然存在。这些论文的全文筛选显示排除标准11的文章。这导致共有34个合格的论文综述。选择过程的流程图如图 1。

 3.2。研究概述

34所选论文包括四个动物研究和25个论文展示人间病例。在一篇论文,人类和动物病例描述( 12]。在6个研究中,PA的由直或弯管( 13- - - - - - 18]。总之,文章提出了基于126例256几何图形(表 1)。

包括论文的特征。

作者+年 杂志 文章类型 数量的几何图形 基于数量的病人
科尔诺山et al . 2006 13] 欧洲心胸外科杂志》上 外科手术 7 - - - - - -
Esmaily-Moghadam et al . 2015 14] 生物力学工程杂志 外科手术 13 - - - - - -
Lashkarinia et al . 2018 19] 《生物医学工程 外科手术 5 - - - - - -
马修斯et al . 2011 20.] 心脏瓣膜病杂志上 外科手术 1 1 ∗
Migliavacca et al . 2002 15] 计算机在生物力学与生物医学工程的方法 外科手术 1 - - - - - -
宫et al . 2019 21] 交互式心血管和胸外科 外科手术 18 6
Mosbahi et al . 2014 22] 交互式心血管和胸外科 外科手术 1 5 ∗
Piskin et al . 2017 (1) 23] 生物力学杂志 外科手术 12 1
Piskin et al . 2017 (2) 24] 心血管工程和技术 外科手术 6 - - - - - -
Rao et al . 2015 25] 交互式心血管和胸外科 外科手术 6 2
Zhang et al . 2019 26] 计算和数学方法在医学 外科手术 6 2
Zhang et al . 2020 44] 计算机在生物医学方法和项目 外科手术 6 1
Ascuitto et al . 2017 27] 交互式心血管和胸外科 外科手术 4 4 (3 univentricular)
Berdajs et al . 2015 (1) 29日] 外科手术研究期刊》的研究 外科手术 1 10 ∗
Berdajs et al . 2015 (2) 28] 交互式心血管和胸外科 外科手术 4 20. ∗
Celestin et al . 2015 16] 儿科心脏病学 外科手术 8 2
加藤et al . 2018 30.] 交互式心血管和胸外科 外科手术 6 6
Tomov et al . 2019 18] 美国心脏协会杂志》上 外科手术 1 1
刘et al . 2020 31日] 计算和数学方法在医学 外科手术 35 1
Boumpouli et al . 2020 17] 医学工程学和物理学 血液动力学 9 - - - - - -
陈省身等。2008 38] 生物力学杂志 血液动力学 3 10
陈省身等。2012 39] 计算和数学方法在医学 血液动力学 4 4
Das et al . 2011 40] 技术科学出版社 血液动力学 2 2
唐et al . 2011 41] 《生物医学工程 血液动力学 6 6
Waniewski et al . 2005 42] 人造器官 血液动力学 5 1
杨et al . 2017 45] 先天性心脏病 血液动力学 10 4
Zhang et al . 2016 43] 交互式心血管和胸外科 血液动力学 5 1
吉伯特et al . 2014 34] 医学图像分析 技术 17 17
香港et al . 2017 36] 国际期刊《生物医学工程中的数值方法 技术 1 1
香港et al . 2019 35] 国际期刊《生物医学工程中的数值方法 技术 1 1
Spilker et al . 2007 12] 《生物医学工程 技术 4 2 ∗ ∗
杨et al . 2016 37] 在力学生物学生物力学和建模 技术 4 2
Caiazzo et al . 2015 33] 心血管工程和技术 介入 12 1
Gundelwein et al . 2018 32] 生物力学杂志 介入 32 16

∗ 动物病例 ∗ ∗ 1动物情况下,人间病例。N / A =不适用。

超过一半的包括论文集中在PA狭窄的手术治疗。这些19研究描述了使用CFD在外科手术规划,为比较不同并联配置或研究(post)手术并发症( 13- - - - - - 16, 18- - - - - - 31日]。在两篇论文,数值研究是用来评估介入策略( 32, 33]。其中一个描述CFD-assisted PA干预,针对病人的支架设计和其他研究经皮肺动脉瓣置换术的新设备。CFD技术策略分析五论文的主要话题 12, 34- - - - - - 37]。重点是改善或PA的简化数值模拟的过程。剩下的八个论文PA的血液动力学描述,例如,比较休息和运动条件或描述解剖异常的血流动力学影响 17, 37- - - - - - 43]。

34岁的研究,临床取向[13发表在期刊 13, 16, 18, 20.- - - - - - 22, 25, 27- - - - - - 30., 37, 43]。大多数这些papers-nine,分别是发表在心血管外科期刊( 13, 21, 22, 25, 27- - - - - - 30., 43]。其他21个研究报告发表在技术期刊,例如,专注于生物医学工程或数值方法在医学( 12, 14, 15, 17, 19, 23, 26, 31日- - - - - - 42, 44]。

在下面几节中,各种方法用于数值分析PA的相比。所需的部分分为主要步骤解决CFD的情况。首先是解剖重建,然后啮合并设置边界条件,数值设置和完成后处理和验证的结果。表 2总结了不同的策略用于选定的论文。

边界条件用于包含的文章。

作者+年 入口 跳动的 病人具体的吗? 出口 病人具体的吗?
Berdajs et al . 2015 (1) 22] 质量流量 是的 - - - - - - 压力 - - - - - -
Berdajs et al . 2015 (2) 21] 质量流量 - - - - - - - - - - - - 压力 - - - - - -
Mosbahi et al . 2014 20.] 质量流量 - - - - - - - - - - - - 压力 - - - - - -
杨et al . 2016 42] 质量流量 是的 体积的 集总参数 是的
杨et al . 2017 44] 质量流量 是的 体积的 集总参数 是的
吉伯特et al . 2014 25] 质量流量 是的 - - - - - - 集总参数 - - - - - -
Gundelwein et al . 2018 24] 质量流量 是的 体积的 集总参数 是的
加藤et al . 2018 39] 质量流量 是的 体积的 压力 - - - - - -
Zhang et al . 2016 43] 质量流量 是的 是的 压力 - - - - - -
Zhang et al . 2020 34] 质量流量 - - - - - - - - - - - - 电阻 - - - - - -
Rao et al . 2015 30.] 质量流量 - - - - - - 体积的 压力 - - - - - -
Migliavacca et al . 2002 15] 质量流量 - - - - - - - - - - - - 压力 - - - - - -
宫et al . 2019 19] 质量流量 - - - - - - - - - - - - 压力 - - - - - -
Spilker et al . 2007 12] 质量流量 是的 一个案例 阻抗 一个案例
唐et al . 2011 41] 质量流量 是的 是的 电阻 是的
刘et al . 2020 35] 质量流量 - - - - - - - - - - - - 电阻 是的
香港et al . 2017 38] 质量流量 是的 - - - - - - 没有吸引力 - - - - - -
科尔诺山et al . 2006 13] 质量流量 是的 - - - - - - 联合国 联合国
Piskin et al . 2017 (1) 29日] 速度 - - - - - - - - - - - - 电阻 - - - - - -
Boumpouli et al . 2020 17] 速度 是的 - - - - - - 压力、流量分裂,集总参数 - - - - - -
陈省身等。2012 27] 速度 是的 是的 压力 - - - - - -
Lashkarinia et al . 2018 36] 速度 - - - - - - - - - - - - 压力 - - - - - -
香港et al . 2019 40] 速度 是的 - - - - - - 没有吸引力 - - - - - -
Tomov et al . 2019 18] 速度 是的 - - - - - - 压力 - - - - - -
Waniewski et al . 2005 33] 速度 是的 - - - - - - 质量流量 - - - - - -
陈省身等。2008 26] 速度 是的 - - - - - - 联合国 联合国
Ascuitto et al . 2017 32] 压力 是的 是的 压力 是的
Celestin et al . 2015 16] 压力 - - - - - - 是的 压力 是的
Caiazzo et al . 2015 23] 压力 是的 - - - - - - 集总参数 - - - - - -
马修斯et al . 2011 37] 压力 是的 - - - - - - 压力 - - - - - -
Piskin et al . 2017 (2) 45] 电阻 - - - - - - - - - - - - 电阻 - - - - - -
Das et al . 2011 28] Womersley概要 是的 是的 压力/ Womersley概要 是的
Zhang et al . 2019 31日] 集总参数 - - - - - - - - - - - - 集总参数 - - - - - -
Esmaily-Moghadam et al . 2015 14] 集总参数 是的 - - - - - - 集总参数 - - - - - -

联合国=未知。

 3.3。(重新)建筑的几何

图 2显示了重建源的几何用于选定的论文。在23个34的论文,至少有一个特定的解剖学重建。这个重建的来源是一个心脏CT在16个研究和CMR在六个研究[ 12, 18, 20., 21, 23, 25, 26, 30.- - - - - - 37, 39- - - - - - 45]。在剩下的两个研究中,多个平面测量心脏血管摄影拍摄的解剖学重建后( 16, 27]。外科研究通常创建一个特定的解剖学的解剖学改变后模仿各种手术方法。

重建不同来源的PA解剖学中使用包含文件。(我)Gundelwein et al . 2018 [ 32],加藤et al . 2018 [ 30.),香港et al . 2017 36),香港et al . 2019 352011),马修斯等。 20.],Waniewski et al . 2005 [ 42],Zhang et al . 2020 [ 44),(2)陈省身等。2012 39],Das et al . 2011 [ 402014),吉伯特et al。 34],Spilker et al . 2007 [ 12),唐et al . 2011 41),(3)Ascuitto et al . 2017 27),(iv) Berdajs et al . 2015 (1) 29日),Berdajs et al . 2015 (2) 28],陈省身et al . 2008 [ 38],Mosbahi et al . 2014 [ 22),(v) Lashkarinia et al . 2018 19),Piskin et al . 2017 (2) 24],Boumpouli et al . 2020 [ 17),(vi)科尔诺山et al . 2006 13],Esmaily-Moghadam et al . 2015 [ 14],Migliavacca et al . 2002 [ 15),(七)Zhang et al . 2016 ( 43),(八)宫et al . 2019 ( 21),Piskin et al . 2017 (1) 23],饶和梅农2015 [ 25],杨et al . 2016 [ 37],杨et al . 2017 [ 45],Zhang et al . 2019 [ 26],Tomov et al . 2019 [ 18,刘等人。2020年( 31日),(ix) Celestin et al . 2015 ( 16),(x) Caiazzo et al . 2015 33]。

大多数组织(re)组成的几何构造主PA分岔和右和左肺动脉( 17, 18, 21, 22, 28, 29日, 32- - - - - - 34, 38- - - - - - 40]。所有这些模型有一个入口和两个出口。并联结构主要是由一个主动脉或分流入口和两个或三个媒体代表战,LPA和/或降主动脉( 14- - - - - - 16, 23, 25- - - - - - 27, 31日, 42, 44]。在三个研究中,流动主要PA是使用一个计算模型中有一个入口和一个出口( 13, 19, 20.]。香港等人分析模型与一个入口和274家分店,成为最大的PA解剖学研究[ 36]。在其他七个研究中,肺循环是周边动脉重建。在这里,成像分辨率重建一直是限制因素( 12, 30., 35, 37, 41, 43, 45]。门店的数量之间的这些研究不同8和100家每个模型。

使用人造几何十研究[ 13- - - - - - 15, 17, 19, 24, 28, 38]。几何构造了基于一般通过文学或测量值在多个病人在七个文件( 17, 19, 22, 24, 28, 29日, 38]。其他三个研究分析动脉由理想(弯曲)管 13- - - - - - 15]。

几何重建后,进口和出口扩展添加四个34的研究( 19, 21, 30., 40]。扩展的入口不同直径的5到20倍入口。出口地区扩大出口的直径20倍。在其他30个研究,进口和出口地区没有扩展。

各种各样的软件用于分割针对病人的躯体。提到的大多数开源软件包SimVascular ( http://simvascular.org)。对于商业软件,这是模仿(出现,鲁汶,比利时)。其他软件细分包括ITK-SNAP(开源, http://itk-snap.org),OsiriX(商业,Pixmeo SARL瑞士日内瓦),和CardioViz3D (Asclepios研究项目,开源Inria Sophia Antipolis,希腊)。

 3.4。啮合

啮合过程was-partly-described 27的34个文件,在七,这些信息是完全失踪。nonstructured啮合策略与四面体元素用于20的27个研究[ 12, 14, 16, 17, 19, 21, 23, 24, 30.- - - - - - 33, 35, 36, 39- - - - - - 44]。结构化网格应用的6组( 15, 20., 22, 28, 29日, 38]。边界层被16作者描述,但大多数的研究并没有提及任何边界层使用。27个指定他们的啮合过程,文章20报道他们使用的程序( 14, 15, 17- - - - - - 24, 28- - - - - - 30., 32, 33, 36, 39- - - - - - 41, 43]。在大多数情况下,这是ANSYS软件(ANSYS Inc . Canonsburg PA,美国)。

进行网格独立性测试评估网格质量的16 34篇论文( 14- - - - - - 16, 18, 19, 23, 24, 31日, 33, 38- - - - - - 44]。在12个,提供了信息网格独立性的标准( 14, 18, 19, 23, 24, 31日, 33, 38- - - - - - 41, 44]。这些标准包括速度概要文件在不同的地点和不同的< 5%的计算压力,速度,或WSS。18的34个文件,一个网格独立测试没有执行或至少没有提到。三项研究应用一个元素的大小取决于网格独立测试执行在不同的几何( 17, 21, 30.]。最后的元素数量网30.000和400万之间的不同。

 3.5。边界条件 3.5.1。入口

表 3显示所有的入口和出口边界条件用于包括论文。入口边界条件在23和不断跳动的11个文件。最常见的入口边界条件是流量(l / min)在18日,紧随其后的是速度和压力,分别和四个研究。在两项研究中,一个电气系统应用在进口( 14, 26]。入口条件缺失在7个文件( 12, 16, 27, 39- - - - - - 41, 43]。在这些研究中,中风体积以及波形是不同的。这些情况大多是通过核磁共振或入侵在心导管测量。在五个研究中,针对病人的中风成交实现但与一般的波形( 25, 30., 32, 37, 45]。这个波形缩放到心脏指数适用于几何分析。其他23个研究中,一般使用入口边界条件。

验证。

作者+年 的验证 源验证
Ascuitto et al . 2017 27] 流率 心导管连续波多普勒
Caiazzo et al . 2015 33] 流率 联合国
杨et al . 2016 37] 流分割 肺灌注扫描
杨et al . 2017 45] 流分割 肺灌注扫描
Das et al . 2011 40] 压力和流量 心导管检查,磁共振成像
Gundelwein et al . 2018 32] 压力 心导管检查
Spilker et al . 2007 12] 压力 心导管检查
陈省身等。2012 39] 返流分数 CMR
Lashkarinia et al . 2018 19] 墙变形 试验装置

联合国=未知。

在13个文件,指定应用速度剖面。这是持平或塞在6和抛物线流速剖面在三项研究[ 12, 16, 17, 19, 22- - - - - - 24, 28, 34]。在进口,三篇文章实现Womersley流和一个研究使用一个特定的速度剖面得到相位对比MRI ( 32, 39- - - - - - 41]。然而,大多数研究没有提到的那种速度剖面他们用于进口。

 3.5.2。出口

最适用的出口边界条件是一个恒压出口。14个研究使用这种情况下的一种变体,即。,atmospheric pressure, zero pressure, or the mean PA or aortic pressure obtained by cardiac catheterization [ 15, 16, 18- - - - - - 22, 25, 27- - - - - - 30., 39, 43]。在一项研究中,一个悸动的LPA出口实施的压力而Womersley速度剖面是区域出口( 40]。在另一项研究中,LPA的流出边界条件的定义:狙击枪流分离( 42]。在五个文件,三元素Windkessel模型实施出口( 32- - - - - - 34, 37, 45]。纯电阻的策略是使用五个研究[ 23, 24, 31日, 41, 44]。Spilker等人所描述的阻抗边界条件的方法重建的一维(1 d)解剖学和计算的阻抗值肺解剖( 12]。一项研究中应用多个出口边界条件和比较结果。规定包括零压力、恒压、流分割,和集中参数模型( 17]。在两篇论文,出口边界条件是不指定 13, 38]。

针对病人的信息被用来计算阻力和Windkessel值在四篇论文 16, 27, 31日, 32, 37, 40, 41, 45]。为此,即。,the flow split derived from flow perfusion scans, pressure from catheterization, and cardiac output from catheterization or echocardiography were taken. The other authors estimated values based on more general information.

 3.6。血管壁的合规

九的包括论文、FSI被用来模拟血管壁的变形在心动周期( 12, 14, 15, 19, 20., 32, 35, 37, 45]。其中一组应用特定的遵从性( 20.]。在这里,网格划分为五个地区。杨氏模量为每个地区的组织通过拉伸测试刚收获的猪肺的根源。这些值被强加在硅片的几何猪肺的根源。没有研究在人类病例中使用特定的合规。八其他组织认为全球和恒定值的合规动脉壁。最高的杨氏模量 5 ∗ 10 e 7 Pa和最低的 2.6 ∗ 10 e 5 ( 19, 32]。一组实现2.6和之间的杨氏模量不同 4.2 ∗ 10 e 5 Pa ( 37]。他们调整了计算值,直到结果匹配所需的特定的结果。壁厚是假定为0.5至1.5毫米。在一篇文章中,一个变量的厚度10%的容器的直径是应用( 14]。四篇文章指定所使用的泊松比。分别是0.42,0.45,0.49和0.5 ( 14, 19, 35, 37]。

 3.7。数值设置

程序用于解决数值病例最多是ANSYS流利(美国ANSYS Inc . Canonsburg PA)。这个软件包是利用12组包括综述( 16, 18, 19, 21, 23- - - - - - 25, 27, 30., 40, 42, 44]。其他提到的软件包括CFD-ACE + (ESI集团、法国巴黎)和SimVascular ( http://simvascular.org)和有限元分析(Simuleon‘s-Hertogenbosch,荷兰)。四组与特殊build-in-house软件计算他们的解决方案( 12, 14, 35, 36]。在9个文件,指定的软件不 13, 26, 31日, 33, 34, 37, 41, 43, 45]。

3.7.1。流体特征

29岁的34包括论文,血液被认为像牛顿流体在一篇论文,它被认为是一个非牛顿流体 40]。三篇论文没有说明他们做出的假设( 13, 34, 37]。在大多数研究中,血液密度被设置为1060公斤/米3。只有三个研究分配不同密度的1050公斤/米3和1000公斤/米3分别为( 33, 35, 40]。在9个文件,使用密度没有描述。粘度是假定为0.004公斤/女士[ 12, 14, 15, 17, 21, 22, 28- - - - - - 30., 33, 39, 41, 42, 45]。其他实施值分别为0.0035公斤/ ms, 0.003公斤/女士和0.00371公斤/女士( 25, 26, 35, 38, 43, 44]。四位作者应用数量不同粘度( 16, 18, 36, 40]。其中一个变化之间的血液粘度0.003和0.008公斤/女士根据比容水平不同的30 - 55% ( 16]。两位作者Carreau模型用于捕获不同的血液粘度取决于剪切速率( 18, 40]。最后一个算法的稳定性分析具有不同粘度数据( 36]。

 3.7.2章。模拟心脏的循环次数

10研究进行一个常数输入流,这里的模拟心脏的循环次数是无关紧要的。在11个其他24个文件,模拟周期是指定的数量 12, 14, 17, 18, 32, 35, 36, 38- - - - - - 41]。在大多数这些研究,四个心脏周期计算( 12, 32, 38, 39, 41]。最小和最大数量的模拟周期,分别,一个和五个 14, 17]。

 3.7.3。时间步长

信息的时间步长仿真提供了13个文件( 12, 14, 18, 30., 32, 33, 35, 36, 38- - - - - - 42]。值0.0001和0.015秒每一步之间的不同。在三篇论文,只有指定的总数量的时间步骤。256年和16000年之间的这种不同的时间步骤四个心脏周期( 12, 38, 41]。在一项研究(执行时间步独立测试 40]。

 3.7.4。收敛性判别准则

13个文件中指定的使用趋同标准( 14, 15, 17, 19, 23, 24, 30., 35, 36, 38, 39, 42, 44]。在这些研究中,收敛标准设置为10 e 4 ( 14, 35, 36, 38, 39]。使用收敛标准不同的三分和10 - 7(结果之间 15, 42]。

 3.8。计算时间

描述的情况下计算时间是六个论文。每个案例的报道时间几个小时之间不同的1 - 2个月( 21, 23, 35, 38, 39, 41]。在一篇论文中,计算不同时间相同的情况下不同数量的核心了。使用“超级计算机”,计算时间减少到几个小时高度复杂的情况下( 35]。

 3.9。结果和验证

结果提出了包括论文根据研究问题提出不同。在大多数报纸,两个或三个数值结果,即。、压力和WSS或流线和流率。在大多数的论文,数据显示收缩期峰值的结果和一个或两个舒张时间步骤。速度和WSS结果是大多数报告紧随其后,分别为压力、流线、流率。压力的结果提出了通过收缩期峰值数量和能量损失随着狭窄或时间压力曲线在心动周期。

在9个文件,包括病人的临床数据用于验证CFD结果(表 4)[ 12, 19, 27, 32, 33, 37, 39, 40, 45]。在这些论文七,一个血流动力学结果验证( 12, 19, 27, 32, 33, 37, 39, 45]。这些流结果4、压力在两篇论文,返流分数在一个纸。一篇论文验证了压力以及流量结果( 40]。在所有的文件验证计算结果的压力,心导管检查数据作为黄金标准。在三篇论文,舒张压和收缩压的绝对数字结果提出和验证( 12, 27, 32]。创测量压力曲线与计算压力曲线在一项研究[ 40]。其他来源验证心脏MRI或肺灌注扫描。从这些来源,数据流量、流量分裂,和返流分数结果验证。在一篇论文中,验证来源的流量是不指定 33]。一篇论文验证了墙变形的结果non-patient-specific情况下使用一个实验mock-loop设置( 19]。其他26个论文,没有对比CFD结果和临床资料。

包括论文的特征。

作者+年 解剖学 网格敏感性 网格元素数量 公元前入口 公元前出口 墙合规 流体流变学
Ascuitto et al . 2017 27] 血管造影术 没有 联合国 压力 压力 没有 牛顿
Berdajs et al . 2015 (1) 28] 不特定的 没有 365000年 质量流量 压力 没有 牛顿
Berdajs et al . 2015 (2) 29日] 不特定的 没有 365000年 质量流量 压力 没有 牛顿
Boumpouli et al . 2020 17] 不特定的 没有 90000 - 125000 速度 压力、流量分裂,集总参数 没有 牛顿
Caiazzo et al . 2015 33] 核磁共振成像 是的 158000 - 670000 压力 集总参数 没有 牛顿
Celestin et al . 2015 16] 血管造影术 是的 1000000年 压力 压力 没有 牛顿
陈省身等。2008 38] 不特定的 是的 72900年 速度 联合国 没有 牛顿
陈省身等。2012 39] 核磁共振成像 是的 1000000年 速度 压力 没有 牛顿
科尔诺山et al . 2006 13] 不特定的 没有 联合国 质量流量 联合国 没有 联合国
Das et al . 2011 40] 核磁共振成像 是的 150000 - 650000 Womersley概要 压力/ Womersley概要 没有 非牛顿
Esmaily-Moghadam et al . 2015 14] 不特定的 是的 400000年 集总参数 集总参数 是的 牛顿
吉伯特et al . 2014 34] 核磁共振成像 没有 联合国 质量流量 集总参数 没有 联合国
Gundelwein et al . 2018 32] CT 没有 60000年 质量流量 集总参数 是的 牛顿
加藤et al . 2018 30.] CT 没有 2000000年 质量流量 压力 没有 牛顿
香港et al . 2017 38] CT 没有 联合国 质量流量 没有吸引力 没有 牛顿
香港et al . 2019 35] CT 没有 1000000年 速度 没有吸引力 是的 牛顿
Lashkarinia et al . 2018 19] 不特定的 是的 联合国 速度 压力 是的 牛顿
刘et al . 2020 31日] CT 是的 3723041年 质量流量 电阻 没有 牛顿
马修斯et al . 2011 20.] CT 没有 1000000年 压力 压力 是的 N /一个
Migliavacca et al . 2002 15] 不特定的 是的 30000 - 48000 质量流量 压力 是的 牛顿
宫et al . 2019 21] CT 没有 1000000年 质量流量 压力 没有 牛顿
Mosbahi et al . 2014 22] 不特定的 没有 365000年 质量流量 压力 没有 牛顿
Piskin et al . 2017 (1) 23] CT 是的 1007223年 速度 电阻 没有 牛顿
Piskin et al . 2017 (2) 24] 不特定的 是的 1135156年 电阻 电阻 没有 牛顿
饶和梅农2015 ( 25] CT 没有 联合国 质量流量 压力 没有 牛顿
Spilker et al . 2007 12] 核磁共振成像 没有 联合国 质量流量 阻抗 是的 牛顿
唐et al . 2011 41] 核磁共振成像 是的 1500000年 质量流量 电阻 没有 牛顿
Tomov et al . 2019 18] CT 是的 > 200000 速度 没有吸引力 没有 牛顿
Waniewski et al . 2005 42] CT 是的 120000 - 150000 速度 质量流量 没有 牛顿
杨et al . 2016 37] CT 没有 联合国 质量流量 集总参数 是的 联合国
杨et al . 2017 44] CT 没有 联合国 质量流量 集总参数 是的 牛顿
Zhang et al . 2016 43] CT 是的 600000年 质量流量 压力 没有 牛顿
Zhang et al . 2019 26] CT 没有 联合国 集总参数 集总参数 没有 牛顿
Zhang et al . 2020 44] CT 是的 1969627年 质量流量 电阻 没有 牛顿
4所示。讨论

使用先进的成像模式来描述PA狭窄的血流动力学影响正在增加。CFD是这些技术提供详细的特定病人的血流动力学可视化。本文的目的是审查的CFD and-clinical-validation数值方法评价PA的双冠心病。所有的论文包括综述强调血流动力学的重要性评价PA的双冠心病。他们展示了用CFD为此目的的可行性和技术的各种应用程序,即。为手术或介入治疗计划,研究并发症,和运动仿真。然而,本文还显示当前可用的文学的局限性。

文献揭示了一个大型的多样性的设置数值分析考评的狭窄。这种异质性是重要的变化数值设置显著影响结果。结果,特定的分析是高度可靠的来源和解剖重建的质量。此外,小型应用进口或出口边界条件的差异可以产生重大影响。WSS的结果和速度可以与不同的边界条件(不同高达30% 46- - - - - - 49]。包括论文的综述,10个不同来源使用解剖重建和10个不同的方法被确定为入口边界条件的定义。最大的不同是在出口边界条件的定义。34篇论文描述了17个不同的方法分配出口边界条件非常有限的使用完全不同的边界条件。在大多数情况下,假设或归纳定义的入口和出口边界条件。在一些报纸,关键方法信息不见了。这包括失踪信息网格大小(23/34),心脏的循环次数模拟(15/34),和收敛标准(21/34)。

异构性、假设和归纳计算设置导致的不确定性的结果。验证的方法和结果,因此主要的重要性。它提供直接反馈的使用方法和技术的可靠性增加信心。综述表明CFD的验证结果的水平很低。研究主要目的验证CFD结果完全失踪,而且只有九31论文比较他们的结果的临床数据。这降低了转化研究的价值。

CFD的临床效用的另一个重要的限制是计算时间。据报道这是只要几天甚至几个月每箱。然而,越来越多的进展加快计算过程。利用“超级计算机”,改进算法,和基于云的环境中,可以显著减少仿真时间。伟大的例子,这些努力的两篇论文显示香港等人包括综述。他们展示如何使用多核和调整算法可以减少计算时间和几个小时( 35, 36]。这将进一步减少在未来几年。

 5。结论

本文的目的是评估可用的文学在双数值分析PA的冠心病。重点是使用方法和of-clinical-validation率的结果。我们所知,这是第一个审查评估巴勒斯坦权力机构的数值研究不同的策略。包括文献显示了CFD的各种应用程序,强调数值研究的附加值PA的血流动力学评估。然而,本文也显示了方法使用的大型异构性的数值设置和小的验证结果。这限制了目前CFD的临床效用。提高对临床使用翻译,标准化的方法是可取的。未来的研究应该指向的验证的数值研究方法。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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