- Tytuł:
-
Identification and modeling the pulsatile blood flow in the cardiovascular system using a zero-dimensional model in an electrical analogy
Identyfikacja i modelowanie pulsacyjnego przepływu krwi w systemie krwionośnym przy użyciu zero–wymiarowego modelu w analogii elektrycznej. - Autorzy:
- Bandoła, Dominika
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/101715.pdf
- Data publikacji:
- 2016
- Wydawca:
- Politechnika Śląska. Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki. Instytut Techniki Cieplnej
- Tematy:
-
Windkessel model
boundary conditions
arterial pressure
blood flow
aorta
model Windkessel'a
warunki brzegowe
ciśnienie tętnicze
przepływ krwi - Opis:
-
Advanced computer technology tools, like computational fluid dynamics (CFD) and knowledge
about the functioning of the human blood circulatory system, structure of blood, behavior
of vessels – allow improving understanding the process of blood distribution in human body.
Complex simulation has to assume multiphase approach, walls elasticity and pulsating blood
flow conditions, resulting from work of the heart [1]. In the presented work the blood flow and
pressure were simulated.
The characteristic impedance, peripheral resistance, capacitance in the systemic peripheral vascular beds had been taken into the consideration in electrical analogues as a lumped parameter
model (LPM) of the circulatory system which will be implemented as a boundary conditions in
the complete CFD model on the inlet of ascending aorta and on the outlets
of descending aorta, innominate artery, left common artery and left subclavian artery [2].
The resistance in a vessel was modeled by electronic component – resistor.
The blood flow is not stationary, it is stored (e.g. in the vessels and kidneys) just like energy in
the capacitors. Coil is an analog to the inert tendency of blood, which mass resists to move due
to the pressure difference. Furthermore it can be assumed that flow has only one direction – so
vessels act like a diodes in electronic circles. Additionally the conservation of the mass principle
has been applied converted into the Kirchhoff’s law [3].The realistic, time-course, lumped parameter (0D) model represents the cardiovascular system
and is written in Matlab code, however it can be implemented in the external numerical modeling application (CFD) in the future.
Zaawansowane komputerowe narzędzia wspomagania inżynierskiego, jak numeryczna mechanika płynów (CFD) oraz wiedza na temat funkcjonowania układu krążenia człowieka, struktury krwi, zachowania naczyń krwionośnych pozwalają na lepsze zrozumienie procesu dystrybucji krwi po organizmie. Kompleksowe symulacje muszą zakładać wielofazowość przepływu krwi, elastyczne ściany naczyń krwionośnych oraz pulsacyjny przepływ wynikający z charakterystyki pracy serca [1]. W prezentowanej pracy zamodelowano przepływ oraz ciśnienie krwi. Charakterystyczna impedancja, rezystancja oraz pojemność zostały wzięte pod uwagę w elektrycznej analogii jako model skupiony dużego układu krążenia, który zostanie zaimplementowany jako warunek brzegowy w kompletnym modelu CFD na wlocie do aorty wstępującej oraz na wylotach z pnia ramienno-głowowego, tętnicy szyjnej wspólnej lewej i tętnicy podobojczykowej lewej. Opór przepływu krwi w naczyniach jest analogiczny do oporu elektrycznego rezystora. Niestacjonarny przepływ regulowany przez elastyczne naczynia krwionośne można zasymulować używając kondensatora. Za pomocą cewki można opisać inercję krwi. Co więcej, zakładając, ze krew płynie tylko w jednym kierunku mimo zmiennego ciśnienia dzięki działaniu zastawek, w modelu można użyć w ich miejsce diod, które podobnie działają na przepływ prądu. Dodatkowo analogia elektryczna umożliwia zastosowanie zasady zachowania masy dzięki prawu Kirchhoffa [3]. Powstały model skupiony opisujący układ krążenia został napisany w programie Matlab, jednakże może być przepisany na język programowania C i zaimplementowany w zewnętrznym oprogramowaniu CFD. - Źródło:
-
Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej; 2016, 1; 5-28
2451-277X - Pojawia się w:
- Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł