Numerical modeling of atrial dynamics and venous cannulation for extracorporeal life support
Tid: Må 2026-01-26 kl 13.00
Plats: D3, Lindstedtvägen 5
Språk: Engelska
Ämnesområde: Teknisk mekanik
Licentiand: Hanna Hörwing , Strömningsmekanik
Granskare: Prof. Gabriele Dubini, Politecnico di Milano
Huvudhandledare: Prof. Lisa Prahl Wittberg, Strömningsmekanik; Docent Lars Mikael Broman, ; Dr. Louis Parker,
QC 251216
Abstract
Venovenös extrakorporeal membranoxygenering (ECMO) är en livräddande behandling för kritiskt sjuka patienter med refraktär respiratorisk svikt. För att stödja gasutbytet dräneras blod från patienten via en kanyl och pumpas utanför kroppen genom en membranlunga, varefter blodet återförs till patienten. Exponering av blod för icke-fysiologiska förhållanden kan inducera blodskada och trombbildning i kretsen. Samtidigt som kanylplacering ger upphov till olika blodflödesdynamik, och därmed olika komplikationer, baseras valet av kanylkonfiguration ofta på det medicinska centrats preferenser.
Utifrån medicinska bilddata konstruerades en medelvärderad patientmodell och kanyler insattes i femoro-femoral (FF) konfiguration. Tidigare studerade konfigurationer (femoro-jugular och jugulo-femoral) simulerades om i den uppdaterade geometrin. Genom large eddy simuleringar (LES) kunde en direkt jämförelse göras mellan konfigurationer. Fokus låg särskilt på kliniskt relevanta mått för syresättningsförmåga, trombbildning och blodskada. FF genererade större negativa tryck i nedre hålvenen, vilket är förknippat med risk för kärlkollaps. Väggskjuvspänningar, kopplade till trombos och plackbildning överskred rekommenderade gränser även vid låga ECMO flöden. Fördjupad förståelse av inducerad flödesdynamik från kanylering kan ge insikter om optimala kanyleringsstrategier och därigenom hjälpa kliniker att fatta välgrundade beslut.
Exakt modellering av kärlväggar och blod är utmanande på grund av kardiovaskulära systemets komplexitet och variabilitet, vilket har lett till en modelleringsförenkling där väggar och hjärtkammare behandlas som stela. Även om detta antagande förenklar beräkningar är det viktigt att utvärdera dess validitet. En dynamisk modell av höger förmak (HF) skapades därför med mesh morfning, som speglar känd rörelse från bilder. Genom LES simuleringar jämfördes hemodynamiska parametrar med en motsvarande stel modell, vilket möjliggjorde en känslighetsanalys av antagandet om stela väggar vid HF modellering. Den stela modellen underskattade flödesaktivitet i höger förmaks hjärtöra, vilket ledde till en underskattning av väggskjuvspänningen och en överskattning av blodets uppehållstid och stagnation i detta område. Dessa resultat ger vägledning kring känsligheten av antagandet om stela väggar och fördjupar samtidigt förståelsen av vilka känsligheter som är viktiga att beakta för specifika tillämpningar.