Konjenital kalp hastalığı cerrahisinin nicelik değerlendirilmesinde bilişimsel modellerin kullanımı

On the use of computational models for the quantitative assessment of surgery in congenital heart disease

Ergin KOÇYILDIRIM, Simone PITTACCIO, Francesco MIGLIAVACCA, Gabriele DUBINI, Marc R de LEVAL

Abstract

The surgical repair of congenital heart disease often involves significant modifications to the circulatory tree. Resections, reconstructions, graft insertions and the deployment of implants and biomedical devices have an impact on local and systemic haemodynamics, which may be difficult to foresee or to assess quantitatively by clinical investigation alone. Mathematical models can be employed to visualise, estimate or predict events and physical quantities that are difficult to observe or measure, and can be successfully applied to the study of the pre- and post-operative physiology of cardiovascular malformations. This paper analyses the potentialities of computation fluid dynamics in this respect, outlining the method, its requirements and its limitations. Examples are given of lumped parameter models, axi-symmetric models, three-dimensional models, fluid-structure interaction simulations and multiscale computing applied to total cavo-pulmonary connection, aortic coarctation and aortic arch reconstruction.

Özet

Kojenital kalp hastalıklarının cerrahi tamiri dolaşım ağacının birçok modifikasyonunu içerir. Rezeksiyonlar, greft takılması, implant ve biyomedikal araçların yerleştirilmesi lokal ve sistemik hemodinamiği etkiler. Bu da klinik takibi kantitatif olarak öngörmeyi ve değerlendirmeyi zorlaştırabilir. Matematik modeller; gözleminin ve ölçmenin çok zor olduğu olayların ve fiziksel değerlerin görüntülenmesinde, tahmin edilmesinde ve öngörülmesinde kullanılabilir. Matematik modeller yine kardiyovasküler malformasyonların fizyolojisinin ameliyat öncesi ve ameliyat sonrası çalışılmasında başarıyla uygulanan bir yöntem olmuştur. Bu makale bilgisayarlı akışkan dinamiklerinin potansiyellerini, metodolojisini, gerekliliklerini ve sınırlarını analiz etmektedir. Örnek olarak verilmiş çeşitli parametre modelleri, aks-simetrik modeller, üç boyutlu modeller, akışkan-yapısal ilişki simülasyonları ve çok ölçekli bilgisayar modelleri, total kava-pulmoner bağlantı, aort koarktasyonu ve aortik ark rekonstruksiyonuna uygulanmıştır.