کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5032371 1369982 2016 20 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Data assimilation and modelling of patient-specific single-ventricle physiology with and without valve regurgitation
ترجمه فارسی عنوان
جمع آوری داده ها و مدل سازی فیزیولوژی تک بطنی بیمار با و بدون جابجایی دریچه
ترجمه چکیده
یک مدل پارامتر توزیع گردش خون برای یک فیستول شنت تک بطنی در نظر گرفته شده است. پارامترهای آن توسط یک معکوس بر اساس اندازه گیری های همودینامیک خاص بیمار محاسبه می شود. به عنوان یک رویکرد جعبه سیاه مخالف، حداکثر تعداد پارامترهایی که مربوط به مقادیر قابل اندازه گیری فیزیکی هستند، مدل موقت را القا می کند. اتاق های قلب توسط یک مدل مکانیک یک فیبر توصیف شده و عملکرد شیر با باز کردن و بسته شدن صاف طراحی شده است. یک مدل برای پرولاپس دریچه ای که منجر به انقباض دریچه می شود پیشنهاد شده است. روش برآورد داده ها، بویژه فیلتر بدون کرلن، برای تخمین پارامترهای مدل از اندازه گیری های بالینی متغیر زمان سنج استفاده می شود. این روش هر دو عدم قطعیت در دانش قبلی مربوط به پارامترها و عدم اطمینان مربوط به اندازه گیری های بالینی را در نظر می گیرد. دو مورد خاص بیمار - یکی بدون انسداد و یکی با رگ ورتکسیون دریچه اتریواستاتیک - ارائه شده است. پارامترهای گردش خون ریه و سیستمیک به طور موفقیت آمیزی تخمین زده می شود، بدون فرض بر روی روابط آنها. پارامترهای رفتار سلول های قلب و دریچه ها بر پایه بیومکانیک یا برآورد شده است. نتایج حاصل از معکوس معکوس با استفاده از معیارهای بالینی یا برآوردهای بالینی که در روش برآورد پارامترها وجود نداشت، کیفی می یابد. مدل و روش برآورد نشان داده شده است که به طور موفقیت آمیزی مشاهدات بالینی خاص بیمار، حتی با انقباض، مانند ماهیت دوقطبی جریان جریان دریچه و ناهنجاری ها در خواندن الکتروکاردیوگرام نشان داده شده است. در نهایت، نتایج بیومکانیکی نتایج مورد بحث قرار می گیرد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی پزشکی
چکیده انگلیسی
A closed-loop lumped parameter model of blood circulation is considered for single-ventricle shunt physiology. Its parameters are estimated by an inverse problem based on patient-specific haemodynamics measurements. As opposed to a black-box approach, maximizing the number of parameters that are related to physically measurable quantities motivates the present model. Heart chambers are described by a single-fibre mechanics model, and valve function is modelled with smooth opening and closure. A model for valve prolapse leading to valve regurgitation is proposed. The method of data assimilation, in particular the unscented Kalman filter, is used to estimate the model parameters from time-varying clinical measurements. This method takes into account both the uncertainty in prior knowledge related to the parameters and the uncertainty associated with the clinical measurements. Two patient-specific cases - one without regurgitation and one with atrioventricular valve regurgitation - are presented. Pulmonary and systemic circulation parameters are successfully estimated, without assumptions on their relationships. Parameters governing the behaviour of heart chambers and valves are either fixed based on biomechanics, or estimated. Results of the inverse problem are validated qualitatively through clinical measurements or clinical estimates that were not included in the parameter estimation procedure. The model and the estimation method are shown to successfully capture patient-specific clinical observations, even with regurgitation, such as the double peaked nature of valvular flows and anomalies in electrocardiogram readings. Lastly, biomechanical implications of the results are discussed.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Biomechanics - Volume 49, Issue 11, 26 July 2016, Pages 2162-2173
نویسندگان
, , , , , , ,