Genom att använda mekanistiska matematiska tillvägagångssätt och beräknad vätskedynamik kan vi försöka förutse och utvärdera olika kardiovaskulära sjukdomar. Vi fokuserar på blodflöde och fysiologiska förutsägelser i cirkulationssystemet genom att kombinera kliniska mätningar med datormodeller och simuleringar. De olika mätmodaliteterna varierar i komplexitet från blodtrycksmätningar till 4D flow MRI och tidsupplöst datortomografi (4D CT).
De två senare låter oss utforska och bestämma parametrar baserade på både mätt flödesinformation och simulerad flödesinformation. Våra modeller använder data från undersökta patientgrupper och jämför beräkningar med friska personer för att identifiera möjliga skillnader. Med etablerade modeller kan utforskning göras för enskilda aspekter som ger en prediktiv information för sjukdomsprogression eller postoperativa utfall. Vår forskning omfattar således både biologiska och mekaniska system, där man i den senare kategorin syftar till mekaniskt cirkulationsstöd för patienter med avancerad hjärtsvikt.
Beräknad flödesdynamik (CFD) är ett kraftfullt verktyg för att simulera blodflöde inom den mänskliga kroppen. För att använda CFD för att simulera blodflöde konstruerar vi en först en tidsupplöst 3D-modell av blodpoolen inuti hjärtat, erhållen från 4D CT-data. CFD fungerar genom att numeriskt lösa de styrande ekvationerna för fluiddynamik för att simulera blodets flöde. För detta måste vissa egenskaper för blodflödet förskrivas, såsom blodets viskositet och trycket i kärlen. CFD kan ge värdefulla insikter i blodfördelningen, tryckgradienter och potentiella flödesmässiga avvikelser, vilket kan hjälpa till i diagnos och behandlingsplanering för olika medicinska tillstånd. Genom att studera förändring av hjärtats rörelse, geometri eller andra gränsförhållanden kan olika fysiologiska fenomen och sjukdomar studeras in silico, vilket ger nya insikter i både hjärtfysiologi och mekanismen bakom hjärtsjukdomar.
Medicinska tillämpningar av CFD vid simulering av blodflöde är mångsidiga. CFD kan användas för att studera funktionen hos hjärtklaffar, blodflödet i förmaket och ventrikeln under påverkan av olika hjärtsjukdomar, såsom förmaksflimmer eller hjärtsvikt, samt vid olika typer av mekaniskt cirkulationsstöd.
