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Computational modeling of a right-sided Fontan assist device: Effectiveness across patient anatomies and cannulations.
Journal of Biomechanics ( IF 2.4 ) Pub Date : 2020-07-02 , DOI: 10.1016/j.jbiomech.2020.109917
Phillip M Trusty 1 , Zhenglun Alan Wei 1 , Mark A Fogel 2 , Kevin Maher 3 , Shriprasad R Deshpande 3 , Ajit P Yoganathan 1
Affiliation  

The use of mechanical circulatory support for failing Fontan patients is an area of growing interest, as the increased life expectancy of these patients continues to be accompanied by numerous end-organ complications. In vitro work has shown positive results using the CentriMag device for right-sided Fontan support, however the generalizability across various patient anatomies and cannulations is unknown. Computational simulations are first validated against in vitro modeling, then used to assess generalizability and further explore hemodynamic metrics including relative pressure changes, hepatic flow distribution, wall shear stress and power added. Computational modeling matched previous in vitro work very well, with vessel flow rates and relative average pressure change each within 1%. Positive results were seen across all patient anatomies and cannulations. On average, pressure from the vena cava to pulmonary arteries increased by 5.4 mmHg corresponding to 32 mW of power added. Hepatic flow distribution and wall shear stress were within acceptable ranges, with an average hepatic flow distribution of 47% and all patients showing ≤1% of the total Fontan connection surface area at a wall shear stress above 150 Pa. The positive results previously seen using CentriMag as a right-sided Fontan support device were found to be repeatable across multiple patient anatomies and cannulations. While animal models and eventual patient studies will provide further insight into the efficacy of this support strategy, our findings here suggest this method may reproduce right heart function.



中文翻译:

右侧Fontan辅助设备的计算模型:跨患者解剖结构和插管的有效性。

对于失败的丰坦患者,使用机械循环支持是一个越来越引起人们关注的领域,因为这些患者的预期寿命不断增加,同时伴随着许多终末器官并发症。使用CentriMag装置在右侧Fontan支架上进行的体外工作显示出了积极的结果,但是在各种患者解剖结构和插管中的通用性尚不清楚。计算仿真首先针对体外建模进行验证,然后用于评估泛化性并进一步探索血液动力学指标,包括相对压力变化,肝血流分布,壁切应力和增加的功率。计算模型与以前的体外工作非常吻合,血管流速和相对平均压力变化均在1%以内。在所有患者的解剖结构和插管中均看到了积极的结果。平均而言,从腔静脉到肺动脉的压力增加了5.4 mmHg,相当于增加了32 mW的功率。肝血流分布和壁切应力在可接受的范围内,平均肝血流分布为47%,所有患者在150 Pa以上的壁切应力下显示出Fontan连接表面总面积的≤1%。发现CentriMag作为右侧Fontan支撑装置可在多个患者解剖结构和插管中重复使用。虽然动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。从腔静脉到肺动脉的压力增加了5.4 mmHg,相当于增加了32 mW的功率。肝血流分布和壁切应力在可接受的范围内,平均肝血流分布为47%,所有患者在150 Pa以上的壁切应力下显示出Fontan连接表面总面积的≤1%。发现CentriMag作为右侧Fontan支撑装置可在多个患者解剖结构和插管中重复使用。虽然动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。从腔静脉到肺动脉的压力增加了5.4 mmHg,相当于增加了32 mW的功率。肝血流分布和壁切应力在可接受的范围内,平均肝血流分布为47%,所有患者在150 Pa以上的壁切应力下显示出Fontan连接表面总面积的≤1%。发现CentriMag作为右侧Fontan支撑装置可在多个患者解剖结构和插管中重复使用。尽管动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。肝血流分布和壁切应力在可接受的范围内,平均肝血流分布为47%,所有患者在150 Pa以上的壁切应力下显示出Fontan连接表面总面积的≤1%。发现CentriMag作为右侧Fontan支撑装置可在多个患者解剖结构和插管中重复使用。尽管动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。肝血流分布和壁切应力在可接受的范围内,平均肝血流分布为47%,所有患者在150 Pa以上的壁切应力下显示出Fontan连接表面总面积的≤1%。发现CentriMag作为右侧Fontan支撑装置可在多个患者解剖结构和插管中重复使用。虽然动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。发现先前将CentriMag用作右侧Fontan支撑装置的阳性结果可在多个患者解剖结构和插管中重复。尽管动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。发现先前将CentriMag用作右侧Fontan支撑装置的阳性结果可在多个患者解剖结构和插管中重复。尽管动物模型和最终的患者研究将进一步了解这种支持策略的有效性,但我们在这里的发现表明该方法可能会复制右心功能。

更新日期:2020-07-02
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