患者特异性主动脉-冠状动脉血流动力学的OpenFOAM数值模拟框架

《Applied Sciences》：Improving the Wear Resistance of 40Cr Steel by Multi-Pass Laser Hardening: Effect of the Number of Passes on the Microstructure, Microhardness and Tribological Properties

　　冠状动脉血流受搏动性主动脉血流动力学、下游血管反应以及心肌施加的时间依赖性压迫之间的相互作用所支配。本研究提出了一种用于模拟主动脉-冠状动脉血流动力学的自定义OpenFOAM求解器。该数值框架结合了根据估算的Womersley流态选定的幂律入口速度剖面、主动脉出口处的三元件Windkessel边界条件，以及冠状动脉出口处专用的集总参数边界条件（包含心肌内压力的影响）。该方法被应用于从计算机断层扫描数据重建的两例患者特异性主动脉-冠状动脉几何模型。数值离散化不确定性通过三种网格分辨率进行评估，而分离涡模拟的空间分辨率则通过比较模拟和解析的动能贡献进行检验。所开发的方法再现了搏动性速度和压力场、与几何相关的回流模式，以及沿主动脉和冠状动脉路径的显著压力响应。计算得到的速度和压力幅值与现有体内冠状动脉测量值处于相同的生理量级。所提出的框架提供了一种计算方法，用于研究患者特异性主动脉-冠状动脉解剖结构中的局部血流动力学，同时考虑下游冠状动脉循环和心肌内效应。