Компьютерное моделирование течения жидкости через биопротез клапана сердца

Работа описывает особенности численного моделирования потоков жидкости переменной вязкости в задачах исследования протезов клапанов сердца. Компьютерное моделирование и его верификация выполнены на примере клинического медицинского изделия, применяемого в современной кардио-хирургической практике - биопротеза «ЮниЛайн» (Россия). Трехмерная пространственная модель объекта исследования была получена методом компьютерной микротомографии, с последующей реконструкцией сетки примитивов по двумерным срезам. В численном эксперименте использован метод погруженной границы, учитывающий взаимодействие твердого тела и жидкости, а также механику деформации элементов протеза - створчатого аппарата. Верификация расчетного алгоритма выполнена в установке пульсирующего потока в условиях имитации физиологических параметров гидродинамики, аналогичных используемым in silico. В целом, результаты моделирования согласуются с количественными и качественными данными гидродинамического эксперимента. Так, при численном моделировании был получен транспротезный градиент 3.0 ± 1.1 мм рт.ст., эффективная площадь отверстия 2.8 см², объем регургитации - 0.1 мл/мин. В то время, как при натурном эксперименте аналогичные показатели составили: 6.5 ± 3.6 мм рт.ст.; 2.3 ± 0.6 см²; 3.1 ± 1.7 мл/мин, соответственно. Приведенный метод демонстрирует перспективность и потенциально может быть применен в задачах проектирования и исследовательских работах.