一个包含心室压力、主动脉瓣和区域冠状动脉血流的1D动脉血流模型，采用局部保守Galerkin（LCG）方法

摘要：心室的泵送性能、动脉血流动力学和冠状血流之间存在重要的相互作用。虽然以往的非线性1D模型仅关注这些组成部分之一，本研究所提出的模型包括冠状和系统动脉循环，以及心室压力和基于局部血流动力学‘独立’开启和关闭的主动脉瓣。系统循环被建模为一网络分支的弹性锥形血管。施加在网络末端的终端元素是一个单一的锥形血管，其充分代表了下游血管的输入特征。冠状动脉模型由左、右冠状动脉组成，二者各自分支为两个相‘Equivalent’血管，考虑了心内膜下和心外膜下流量的集总特征。由于收缩的心肌会显著压缩心内膜下血管，因此在等效的心内膜下血管的远端施加一个与心室压力成比例的随时间变化的外部压力。主动脉瓣使用相对于向后运行的主动脉波的变化反射系数以及相对于向前运行的心室波的变化传输系数来建模。一个真实的心室压力作为系统的输入；然而，计算后负荷校正的心室压力导致心室和主动脉之间的压力梯度与体内观察的相似。使用局部保守Galerkin方法求解1D流体流动方程，该方法提供明确的元素间守恒，能够自然地包含血管分支。模型的每个组件通过多个测试进行验证，以确保准确性，并揭示产生复杂压力和流动波形的潜在过程。然后实施完整模型，并进行‘静息’和正常成人的运动状态的输入参数仿真。结果波形包含所有在体内观察到的重要特征，标准血流动力学状态测量被发现是正常的。此外，对模型施加了某些常见疾病的一个或多个特征，发现会产生与已发表文献中的实验观察一致的血流动力学变化。使用患者特异性的颈动脉分叉几何形状进行1D速度波形与三维模型获得的波形进行比较。1D和3D结果显示良好的一致性。版权©2008约翰·威利父子公司。