Computational Blood Flow Simulations in Cardiology and Cardiac Surgery

Abstract

омплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний К Основные положения • Выделены наиболее перспективные элементы in silico анализа функциональных характери-стик протезов.• Представленный анализ приведенных подходов способен дать качественно новый набор ин-струментов для численного моделирования с высокой степенью воспроизведения биологических процессов. РезюмеОбзор посвящен анализу текущего состояния и перспективам применения вычислительной гидродинамики в задачах сердечно-сосудистой хирургии. Обзор охватывает исторические аспекты и существующие достижения в раз-работке как самих алгоритмов, так и моделей, используемых при проведении численных исследований. В целом, показано, что основные методы модели-рования потоков -метод погруженной границы и метод конечных разностей позволяют решать большинство базовых поставленных задач, в т.ч. и в виде коммерчески доступных программных комплексов. Перспективой развития данного направления исследований станет более подробное моделирование процессов, сопровождающих работу медицинских устройств, в частности, наибольший интерес представляют процесс тромбообразования и эмболии. Однако современные вычислительные мощности и математический аппарат не способен в полной мере реализовать столь комплексные процессы. Highlights • The most promising components of in silico analysis of functional properties of prostheses have been presented. Ключевые слова• Their development allows providing a novel set of tools for numerical modeling ensuring a high degree of reproduction of the targeted biological processes. AbstractThe review provides the current state and benefits of the computational fluid dynamics (CFD) applications in cardiovascular surgery. The review covers the milestones of CFD and novel achievements in the development of both numerical algorithms and computational models. Basic methods of flow modeling, including immersed-boundary methods and finite-difference methods, allow solving most core tasks, even using commercially available software packages. Future research prospects of CFD are associated with detailed modeling of the pathological processes affecting functional properties of medical devices, namely thrombus formation and embolism. However, current computational and mathematical systems are limited to address fully all these processes. 129АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР REVIEWS

Application of mathematical modelling for the evaluation of the results of systemiс-pulmonary shunts formation

“…Методы вычислительной гидродинамики широко используются в клинической практике [51][52][53][54][55][56][57][58][59][60][61][62][63]. Одним из направлений применения данных методов является анализ применения модифицированного шунта Блэлока -Тауссига.…”