بازسازی هندسی قلب و ارزیابی تنش برشی جریان خون با استفاده از تصویربرداری پزشکی

Abstract

این پژوهش به بازسازی سه‌بعدی هندسه قلب انسان بر پایه تصاویر سی‌تی آنژیوگرافی و تحلیل همودینامیکی آن با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی می‌پردازد. هدف اصلی مطالعه، ارزیابی هم‌زمان عملکرد بطن راست و چپ و بررسی توزیع جریان خون و تنش برشی دیواره در نواحی مختلف قلب است. در این راستا، تصاویر پزشکی قطعه‌بندی و پس از اصلاح دستی، مدل سه‌بعدی قلب بازسازی شد و شاخص‌های عملکردی شامل حجم پایان دیاستولی، حجم پایان سیستولی و کسر تخلیه برای هر دو بطن محاسبه گردید. همچنین، شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی با فرض نیوتنی، غیرقابل تراکم و آرام بودن خون انجام شد تا الگوی جریان و نواحی تمرکز تنش برشی بررسی شود. نتایج نشان داد مقادیر به‌دست‌آمده برای هر دو بطن با محدوده‌های فیزیولوژیک و داده‌های مرجع همخوانی قابل قبولی دارند و مدل بازسازی‌شده از دقت مناسبی برخوردار است. افزون بر این، بیشترین تنش برشی در نواحی تغییر سطح مقطع و محل اتصال ساختارهای قلبی مشاهده شد. در مجموع، این چارچوب بیمارمحور می‌تواند به‌عنوان ابزاری غیرتهاجمی و دقیق برای ارزیابی عملکرد قلب و پایه‌ای برای توسعه مدل‌های پیشرفته‌تر مورد استفاده قرار گیرد.