CT영상에 기반한 복부대동맥과 장골동맥 분기관 모델의 혈류유동 해석
Blood Flow Simulation in Bifurcated Geometry of Abdominal and Iliac Arteries Based on CT Images
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참고문헌
초록
건강한 정상인의 복부대동맥과 장골동맥 분기관의 다이콤 의료 영상으로부터 구성된 혈관 모델을 대상으로 전산혈류해석을 수행하였다. 본 연구에서는 CT로 촬영한 혈관영상으로부터 단면영상을 읽고 각 단면의 경계 좌표를 매끄럽게 추출하는 프로그램을 개발하여 적용하였다. 해석용 3차원 메쉬 생성과 혈류해석은 상용프로그램을 사용하였다. 해석을 통해 얻어진 압력, 속도 및 유량 분포는 정상인의 생리학적 범위 내에 있었다. 초음파로 측정된 장골동맥 중심부의 심장 수축기 속도는 해석에 비해 20% 정도 작은 값을 보였으며 한 주기 동안 속도 변화의 경향은 유사하였다. 본 연구의 접근방법은 환자 개인의 실제 혈관 형상에 기반한 혈류해석으로서 좁아진 동맥 또는 시술 될 동맥에서의 압력, 속도값, 속도분포에 대한 정보를 제공한다. 이 결과는 의사로 하여금 환자의 혈류역학적 변수의 변화를 파악하게 하여 환자의 상태를 더 잘 이해하고 수술의 필요성을 판단하도록 도움을 줄 수 있으며 나아가 혈관 수술의 기초자료로 사용될 수 있을 것이다. 이 연구는 향후 동맥경화와 밀접히 연관된 혈류역학적 변수의 분포를 혈관 내에 보여줌으로서 동맥경화를 조기 진단하는 프로그램으로 발전할 것으로 기대된다.
Abstract
Numerical simulation of blood flow has been conducted based on real vessel geometries generated from DICOM medical images of abdominal and iliac bifurcated arteries of a healthy man. A program was developed to read cross sectional images of the three dimensional arteries and smoothly extract boundary coordinates of vessels. Commercial programs were employed for mesh generation and flow simulation. Pressures, velocities, and flow distributions were found to lie within normal physiological ranges. Peak velocity measured in the iliac artery by ultrasound was 20% smaller than that obtained by simulation. The trend of velocity variation in a cardiac cycle was fairly similar between the simulation and the ultrasonic measurements. Simulation based on real vessel geometry of individual patient provides information on pressure, velocity, and its distribution in the diseased arteries or arteries to be surgically treated. The results of simulation may help surgeons to better understand hemodynamic status and surgical need of the patient by revealing variation of the hemodynamic parameters. Futhermore, they may serve as basic data for surgical treatment of arteries. This research is expected to develop to a program in the future that early diagnose atherosclerosis by showing distribution of a hemodynamic index closely related to atherosclerosis in arteries.
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