sirkulasjonsmodeller

Sirkulasjonsmodeller er matematiske eller numeriske framstillinger av blodomløpet i kroppen, brukt til å analysere og forutsi hvordan blodtrykk, blodstrøm og volum endrer seg i hjerte, arterier og vener under ulike fysiologiske og patologiske forhold.

De viktigste modelltypene inkluderer 0D-lumped-parameter modeller som representerer hele sirkulasjonen som et nettverk av motstander og akkumulatorer, ofte med Windkessel-deler for å beskrive arterielt trykk og strømning. 1D-modeller beskriver strømning i lange arterier og tar hensyn til bølger og puls, mens 3D-modeller løser lokale blodstrømsfelt i detalj ved hjelp av beregningsbasert fluiddynamikk (CFD).

Windkessel-modeller, som kan være 2- eller 3-komponent, brukes ofte som grensebetingelser i mer detaljerte sirkulasjonsmodeller. Disse modellene er spesielt nyttige for å koble hjerte- og karsystemet på en enkel måte.

Anvendelser inkluderer klinisk forskning, planlegging av kirurgi og intervensjoner, design av medisinsk utstyr og utdanning. Modellene brukes også i forskning på hemodynamikk og fysiologi for å teste hypoteser om hvordan ulike tilstander påvirker sirkulasjonen.

Utfordringer inkluderer behovet for pasientspesifikke grensebetingelser og parametre, usikkerhet i måledata og modellantakelser, samt beregningskostnader ved 3D-modellering. Modellvalg avhenger av problemstillingen og ønsket balanse mellom realisme og beregningsressurser.

Historisk oppstod Windkessel-tilnærmingen tidlig på 1900-tallet som en enkel måte å beskrive arterielt trykk ved et elastisk kammer, noe som la grunnlaget for videre sirkulasjonsmodeller.