Personalized Numerical Cardiovascular Model with Weight Growth for Evaluating Pediatric Left Ventricular Assist Devices: Derivation from an Experimental Mock Circulatory Loop.
Personalized Numerical Cardiovascular Model with Weight Growth for Evaluating Pediatric Left Ventricular Assist Devices: Derivation from an Experimental Mock Circulatory Loop.
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用于评估儿科左心室辅助装置的具有体重增长的个性化数字心血管模型：源自实验模拟循环回路。
DOI：
10.1007/s10439-023-03376-x
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发表时间：
2024
影响因子：
3.8
通讯作者：
Wang,Yaxin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tran,Phong;Tedesco,Victor;Kiang,Simon;Karnik,Shweta;Nguyen,David;Frazier,OH;Fraser,KatharineH;Wang,Yaxin
由于供体心脏和兼容的左心室辅助装置（LVAD）短缺，患有心力衰竭的儿科患者的治疗选择有限。为了解决这个问题，我们的团队正在开发一种植入式儿童LVAD，用于体重5-20 kg的患者，能够适应患者生长过程中的不同生理血流动力学条件。为了在各种条件下评估LVAD原型，我们开发了一个数值心血管模型，使用来自模拟循环回路（MCL）和患者特定弹性函数的数据。数值MCL验证实验MCL结果，表现出良好的一致性，从0到11%的差异。数值模型还在左心衰条件下进行了测试，结果显示最差情况差异为16%。在使用儿科LVAD的MCL研究中，从实验MCL获得儿科数据集，并用于调整数值MCL。然后，数值模型模拟LVAD流动通过使用HQ曲线从LVAD的叶轮获得。当数值MCL与实验MCL进行验证时，血流动力学差异范围为0 - 9%。这些发现表明，数值模型可以复制各种生理条件和叶轮设计，表明其作为开发和优化儿科LVAD的工具的潜力。
Pediatric patients with heart failure have limited treatment options because of a shortage of donor hearts and compatible left ventricular assist devices (LVADs). To address this issue, our group is developing an implantable pediatric LVAD for patients weighing 5–20 kg, capable of accommodating different physiological hemodynamic conditions as patients grow. To evaluate LVAD prototypes across a wide range of conditions, we developed a numerical cardiovascular model, using data from a mock circulatory loop (MCL) and patient-specific elastance functions. The numerical MCL was validated against experimental MCL results, showing good agreement, with differences ranging from 0 to 11%. The numerical model was also tested under left heart failure conditions and showed a worst-case difference of 16%. In an MCL study with a pediatric LVAD, a pediatric dataset was obtained from the experimental MCL and used to tune the numerical MCL. Then, the numerical model simulated LVAD flow by using an HQ curve obtained from the LVAD’s impeller. When the numerical MCL was validated against the experimental MCL, hemodynamic differences ranged between 0 and 9%. These findings suggest that the numerical model can replicate various physiological conditions and impeller designs, indicating its potential as a tool for developing and optimizing pediatric LVADs.
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期刊：
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--
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J. Joseph;R. Kolodner
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