Influence of dynamic blood viscosity on coronary blood flow of the stenosed artery
The paper proposes a method for calculating coronary blood flow in stenotic areas of the artery taking into account the effect of blood viscosity on the indicators of fractional flow reserve based on the analysis of multispectral computed tomography data. The method is based on a number of fundamental provisions that determine the features of hemodynamics in stenotic vessels. The results of 2D modeling of blood flow in the stenotic section of the coronary artery are presented. Computer simulation is based on the Navier-Stokes equation. Computational experiments were performed using Comsol Multiphysics® 4.2. The simulation results show that in a stenotic artery the distribution of blood flow velocity is heterogeneous and the pressure behind the stenosis depends on the blood viscosity, which must be taken into account both in mathematical modeling and in the invasive determination of the fractional flow reserve. The results of the study are important for the prompt diagnosis of patients with suspected coronary artery disease.
Download file
Counter downloads: 42
Keywords
hemorheology, dynamic blood viscosity, local hemodynamic model, coronary artery stenosis, fractional flow reserveAuthors
| Name | Organization | |
| Demkin V.P. | National Research Tomsk State University | demkin@ido.tsu.ru |
| Melnichuk S.V. | National Research Tomsk State University | osbereg@yandex.ru |
| Zavadovsky K.V. | Cardiology Research Institute of Tomsk National Research Medical Center | konstz@cardio-tomsk.ru |
| Khoryak M.N. | National Research Tomsk State University | khoryakm@gmail.com |
| Rudenko V.V. | Siberian State Medical University | veronikavr01@gmail.com |
| Suyundukova A.T. | National Research Tomsk State University | almagul.suyundukova@mail.ru |
| Kurartseva D.N. | National Research Tomsk State University | kukartseva95@gmail.com |
| Tsibulina A.O. | National Research Tomsk State University | aotsibulina1986@mail.ru |
| Udut V.V. | National Research Tomsk State University; Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine of Tomsk National Research Medical Center | udutv@mail.ru |
References
Virani S.S., Alonso A., Benjamin E.J., et al. // Circulation. - 2020. - V. 141. - Iss. 9. - P. e333-470F.
Baskurt O.K. // Turk. J. Med. Sci. - 2003. - V. 33. - P. 347-355.
Никифоров В.С. // Фарматека. - 2015. - № 15. - С. 59-62.
Киричук В.Ф., Железнякова Н.А., Калюта Т.Ю. и др. // Вестник аритмологии. - 2004. - № 38. - С. 13-16.
Cowan A.Q., Cho D.J., Rosenson R.S. // Cardiovascular Drugs and Therapy. - 2012. - V. 26. - P. 339-348.
Malota Z., Glowacki J., Sadowski W., et al. // BMC Cardiovascular Disorders. - 2018. - V. 18. - Article 132. - P. 1-16.
De Bruyne B., Sarma J. // Heart. - 2008. - V. 94. - P. 949-959.
Асадов Д.А. // Интервенционная кардиология. - 2015. - Т. 40. - С. 30-34.
Tonino P.A., De Bruyne B., Pijls N.H., et al. // New Engl. J. Med. - 2009 - V. 360(3). - P. 213-224. - DOI: 10.1056/NEJMoa0807611.
Мочула А.В., Завадовский К.В., Лишманов Ю.Б. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2015. - Т. 160. - № 12. - С. 845-848.
Мочула А.В., Мальцева А.Н., Шипулин В.В., Завадовский К.В. // Российский кардиологический журнал. - 2020. - Т. 25. - № 2. - С. 74-80.
Baskurt O.K., Meiselman H.J. // Seminars in Thrombosis and Hemostasis. -2003. - V. 29. - No. 5. - P.435-450.
Демкин В.П., Мельничук С.В., Удут В.В. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 12. - С. 55-62.
Marcinkowska-Gapinska М.A., Kowal P. // Acta Phys. Polon. A. - 2012. - V. 121. - No. 1-A. - P. A54-A56.
Yilmaz F., Gundogdu M.Y. // Korea-Australia Rheology J. - 2008. - V. 20. - No. 4. - P. 197-211.
Абакумов М.В., Гаврилюк К.В., Есиковаемкин Н.Б. и др. // Дифференц. уравнения. - 1997. - Т. 33. - №. 7. - С. 892-898.
Formaggia L., Nobile F., Quarteroni A., et al. // Comput. Visual. Sci. - 1999. - V. 2. - P. 75-83.
Астраханцева Е.В., Гидаспов В.Ю., Ревизников Д.Л. // Матем. моделирование. - 2005. - Т. 17. - № 8. - С. 61-80.
Симаков С.С. // Компьютерные исследования и моделирование. - 2018. - Т. 10. - Вып. 5. - С. 581-604.
Гогниева Д.Г., Сыркин А.Л., Василевский Ю.В. и др. // Кардиология. - 2018. - Т. 58. - № 12. - С. 81-92.
Суюндукова А.Т., Мельничук С.В., Демкин В.П. и др. // VII Междунар. конф. молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов - 2020: cб. тез. / АНО «Иннов. центр Кольцово». - Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2020. - С. 267-269.
Доль А.В., Гуляев Ю.П. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2011. - № 4(2). - С. 423-424.
Vignon-Clementel I.E., Figueroa C.A., Jansenе K.E., et al. // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. - 2006. - V. 195. - P. 3776-3796.
Nakanishi R., Matsumoto S., Alani A., et al. // Int. J. Cariovasc Imaging. - 2015. - V. 31. - P. 1251-1259.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020618203 Российская Федерация. BlooDFlow-1.0. Численный расчет течения крови по коронарным артериям методом локальной гемодинамики: № 2020617263: заявл. 16.07.2020; опубл. 22.07.2020 / Демкин В.П., Мельничук С.В., Завадовский К.В.; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет».
