Small description of the upcoming project (a4953e4e) · Commits · Ruslan Yanbarisov / stenosis-model

Small description of the upcoming project

| | | | |
| --- | --- | --- | --- |
| | | | |
| | | | Проект |
| | | | Название |
| | | | |
| | | | Разработка моделей стеноза сонной артерии и исследование зависимости индекса FFR от параметров стеноза. |
| | | | |
| | | | Описание. |
| | | | |
| | | | Заболевания сердечно-сосудистой системы приводят являются причиной летального исхода большинства людей на планете. |
| | | | Преждевременное диагностирование этих заболеваний актуально и будет актуально. |
| | | | Следствием заболеваний является стенозирование (атеросклероз) артериальных сосудов, то есть их сужение из-за накопления отложений на их стенках. |
| | | | Стеноз приводит к меньшей проходимости крови и, как следствие, к ухудшенному кровоснабжению органов ниже по течению. |
| | | | Устранение стенозов в критически важных для жизнедеятельности сосудов часто является необходимым. |
| | | | Инвазивные методы диагностики включают в себя внедрение катетера, маленькой трубочки, вводимой через артерии до места в сосуде, после чего в место сужения вставляется расширяющий просвет стент. |
| | | | Однако перед подобной операцией необходимо убедиться, что этот стеноз действительно оказывает критическое влияние на здоровье, поскольку инвазивное вмешательство опасно. |
| | | | |
| | | | На настоящий момент наиболее популярным и обоснованным методом оценивания степени стенозов является индекс фракционного резерва кровотока (Fractional Flow Reserve, FFR). |
| | | | Одним из его ключевых преимуществ является то, что его возможно рассчитать из персонализированной мат.модели пациента, основанной на медицинских снимках (КТ, МРТ) проблемных сосудов. |
| | | | Длина артериальных сосудов во много раз превышает поперечные размеры, поэтому для моделирования часто применяют одномерные модели кровотока. |
| | | | |
| | | | Целями и задачами данного проекта является: |
| | | | (1) исследование зависимости индекса FFR в сонной артерии от геом.характеристик стеноза в базовой одномерной модели кровотока (сегменты) |
| | | | длина стенозированного участка |
| | | | относительное изменение площади в стенозированном участке |
| | | | |
| | | | (в рамках этой модели сосуды задаются одномерными сегментами с постоянной поперечной площадью сечения) |
| | | | |
| | | | (2) разработка альтернативных моделей стеноза, обладающих преимуществами относительно базовой модели |
| | | | (1) модель, основанная на 0D-1D сопряжении в области стеноза |
| | | | (2) модель, в которой сосуды задаются сегментами с линейно-изменяющейся поперечной площадью сечения |
| | | | (3*)модель с переменными свойствами вдоль сосуда |
| | | | |
| | | | План работ |
| | | | Описание одномерной модели кровотока |
| | | | вывод уравнений из трехмерных уравнений Навье-Стокса течения несжимаемой вязкой жидкости |
| | | | уравнение состояния "давление-поперечная площадь" |
| | | | описание численного метода решения системы гиперболических уравнений |
| | | | конечно-разностный характеристический метод для внутренних точек сосуда |
| | | | дискретизация граничных условий втока, вытока, стыков сосудов |
| | | | FFR = P_distal / P_proximal |
| | | | давления осреднены за период в рамках установившегося периодического течения |
| | | | Предоставление реализации одномерной модели на питон |
| | | | пояснения и разбор предложений |
| | | | |
| | | | Разбиение на подгруппы |
| | | | подзадачи |
| | | | написать код для выходных статистик эксперимента (падение давления, расчет FFR) |
| | | | подготовить файлы запуска для различных параметров |
| | | | зафиксировать исследуемый сосуд (сонная артерия) |
| | | | зафиксировать функцию втока (аналитическая или заданная табличными данными) |
| | | | в случае табличных данных необходимо дописать реализацию потока в модели |
| | | | варьировать различные параметры стеноза в рамках физиологически допустимых |
| | | | определиться вместе с Тимуром, что является допустимым, а что уже выпадает в критические ситуации |
| | | | |
| | | | написать код для модели стеноза в виде сопряжения 0D-модели с 1D-моделью сосуда |
| | | | файл запуска |
| | | | два сегмента сосудов с одинаковыми характеристиками |
| | | | данные о стенозе для 0D-модели |
| | | | реализация сопряжения в виде граничного условия на концах сосудов |
| | | | сделать по аналогии с условием стыка |
| | | | |
| | | | (*) На подумать |
| | | | на практике данные о поперечном сечении сосуда приходят в виде гистограммы вдоль сосуда |
| | | | сейчас в программном комплексе, который региструется как сертифицированная программа для диагностики, стеноз оценивается на глаз, если есть относительное сужение на достаточно длинном участке, то заменяем его на сегмент с осредненным поперечным сечением |
| | | | |
| | | | однако есть возможность учитывать переменную поперечную площадь, вшив информацию о ней в уравнение состояния |
| | | | подробнее см. статью E F Toro |
| | | | это приводит к уравнению состояния, зависяшего от координаты сосуда |
| | | | |
| | | | в текущей реализации численный метод разваливается из-за переменности площади |
| | | | если удастся сделать прототип модели, можно будет попробовать сравнить результаты по FFR с уточненной моделью и используемой упрошенной |
| | | | чтобы понять, необходимо либо заниматься подобного рода усложнениями |
| | | | |
| | | | |