Almeder, C. R. (1999). Hydrodynamic modelling and simulation of the human arterial blood flow [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-10190
E101 - Institut für Analysis und Technische Mathematik
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Date (published):
1999
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Number of Pages:
96
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Keywords:
Arterie; Blutkreislauf; Hydrodynamik; Mathematisches Modell
de
Abstract:
In this work a detailed model of the hydrodynamics of the arterial blood flow in the human vessel network is developed, which describes the physical processes going on in a network of arteries by means of pressure pulse, flow velocity, and cross-sectional changes. This blood flow model enables the simulation of complex networks concerning wave propagations and the large numbers of reflections, which play a significant role in forming the arterial pulse. Starting from a model developed at the Austrian Research Centres Seibersdorf some years ago, a model based on several new concepts is developed in order to extend the model capabilities and to improve the quality of the results. Some of those concepts are the consideration of the elasticity of the arterial walls, the concept of the fictitious arteries, air chambers as substitute models for the aortic compliance, and a special formulation of the boundary conditions at the branching points in order to avoid the distinction of different flow situations. Due to its complexity this hydrodynamic model of the blood flow has reached the edge concerning the matters of identification of the parameters. In this case the individual adaption on patient data is very difficult, because a patient-specific model fails due to examination and measurement methods. But the usage of standardized data allows general investigations of hydrodynamic effects of different cardiovascular diseases or different operation methods.
en
In dieser Dissertation wird ein detailliertes Modell der Hydrodynamik des arteriellen Blutflusses im menschlichen Gefaesssystem entwickelt, das die physikalischen Vorgaenge im Arteriensystem durch Pulskurven, Fliessgeschwindigkeiten und Querschnittsaenderungen der Gefaesse beschreibt. Dieses Modell ermoeglicht die Simulation komplexer Netzwerke im Bezug auf Wellenausbreitung und Wellenreflexion, die ja eine wesentliche Rolle in der Ausformung des arteriellen Druckverlaufes spielen. Ausgehend von einem vor einigen Jahren an den Austrian Research Centres Seibersdorf entwickelten Modells wird nun ein Modell auf Basis neuer Konzepte, die die Einsatzmoeglichkeiten wesentlich erweitern sowie die Qualitaet der Ergebnisse verbessern, erstellt. Zu diesen zaehlen unter anderem die Beruecksichtigung der Wandelastizitaet, das Konzept der fiktiven Arterien, die Windkesselersatzmodelle in der Aorta und auch die Vereinheitlichung der Randbedingungen an Verzweigungsknoten. Dieses dynamische Modell des Blutflusses ist durch seine Komplexitaet an der Grenze der Identifizierbarkeit der Parameter angelangt. In diesem Fall ist eine individuelle Anpassung an Patientendaten nur mehr schwer moeglich, da ein patientenspezifisches Modell zur Zeit noch an den Untersuchungs- und Messmoeglichkeiten scheitert. Jedoch koennen durch die Verwendung standardisierter Daten grundlegende Untersuchungen bezueglich der hydrodynamischen Effekte verschiedenster Herzkreislauferkrankungen, aber auch operativer Eingriffe, durchgefuehrt werden.