基于体-肺动脉分流术血流动力学特点的先天性心脏病虚拟手术研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81501558
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2805.生物医学系统建模及仿真
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The procedure of the systemic-to-pulmonary shunt is a common and effective method for the children with the severe cyanotic congenital heart diseases. It is a palliative procedure to increase pulmonary blood flow and alleviate cyanosis in surgical planning for the pulmonary atresia, usually serving as the first step of staged procedures. By surgically connected the systemic and pulmonary artery through an artificial conduit, blood from the systemic circulation can flow into the lungs. The surgical technique improved over the years. However, it is still a challenge to select a proper conduit with a suitable length, diameter and anastomosis angle or position to control appropriate distribution of blood flow. Post-operative thrombosis, unbalance lung perfusion and occlusion, distortion of the conduit can be founded to cause severe complications. Numerous researches illustrate the abnormal hemodynamics is suspected to be the main reason around the connection area of the systemic-to-pulmonary shunt...In the previous studies, with the support of National Nature Science Foundation of China, we established a medical image-based computational hemodynamic system for Fontan procedure. However, the system cannot work properly under complex conditions with considering multiple physiological elements in systemic and pulmonary circulations. And also, it cannot be used to investigate the formation of thrombosis caused by hemorheology and its non-Newtonian fluid characteristics. Therefore, we propose to establish a new computational hemodynamic system based on the previous experience and the fluid experiments of Micro-PIV measurements for the study of hemorheology. The new medical image-based computational hemodynamic system and the technique of computer-aided design will be utilized not only to optimize the systemic-to-pulmonary shunt and its application by virtual surgery, but also to disclose the internal relation between the formation mechanism of thrombosis and its local abnormal hemodynamics. The study will improve the understanding of the local hemodynamic characteristics for future treatment in surgical design of the systemic-to-pulmonary shunt.
体-肺动脉分流术是一种应用于治疗新生儿复杂紫绀型先心病的姑息疗法,被广泛用于复杂先心病合并肺动脉严重发育不良的临床治疗中。术中常采用生物管道或人工管道,但目前对管道直径、长度、吻合位置的选取缺乏客观、精准的判断依据,故易致术后管道扭曲、梗阻、牵拉和肺血流灌注不均衡等问题的发生而引起严重并发症,影响患儿后期手术治疗,研究表明这与分流管内异常血流动力学特性密切相关。.受先前国家自然科学基金支持,本团队成功建立适用于研究Fontan手术血流动力学模拟系统,但其无法同时兼顾多生理因素作用下主动脉和肺动脉血流的特点,也无法研究与血栓形成机制相关的血液流变学非牛顿流体特性。本研究拟通过微尺度PIV流体实验改进计算模拟方法,以开展虚拟手术研究,探索个体化体-肺动脉分流术的最优血流动力学,揭示异常血流动力学因素与管道梗阻、血栓形成机制之间的内在联系,为帮助医生术中选择最佳体-肺动脉分流术分流方案提供参考。

结项摘要

体-肺动脉分流术是一类用于治疗新生儿复杂紫绀型先心病的姑息手术,目前被广泛用于复杂先心病合并肺动脉严重发育不良的临床治疗中。术中常采用生物管道或人工管道建立体肺循环分流通路,增加肺血流灌注。但是,目前缺乏对管道直径、长度、吻合位置选取的客观、精准的判断依据,导致术后管道扭曲、梗阻、牵拉和肺血流灌注不均衡等问题的发生,进而引起严重并发症,影响患儿后期手术治疗,研究表明这与分流管内异常血流动力学特性密切相关。. 本研究基于已有血流动力学计算模拟系统,兼顾多生理因素作用下主动脉和肺动脉血流特点,结合血液流变学非牛顿流体特性,通过微尺度PIV流体实验验证改进计算模拟方法,建立起用于定量研究血流脉动状态下不同术式体-肺动脉分流术分流管道内血流动力学计算模拟分析体系,并深入探讨了不同管道直径、形态、吻合口位置和吻合口角度对体-肺动脉分流管道内血流动力学的影响。通过本研究的开展,初步明确了影响不同体-肺动脉分流术分流管内梗阻形成及两侧肺灌注不均衡的血流动力学因素,揭示了异常血流动力学因素与管道梗阻、血栓形成机制之间的内在联系。在此基础上,本研究还探索利用计算机辅助设计及3D打印技术开展虚拟手术设计,寻找不同术式的体-肺动脉分流术个体化最优血流动力学手术方案设计,并结合临床随访,为未来合理设计个体化治疗手术操作流程,帮助医师选择最佳体-肺动脉分流术分流方案,建立切实可行的血液动力学定量评估标准提供参考。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
3D打印技术在小儿心脏外科中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    临床小儿外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘金龙;刘锦纷
  • 通讯作者:
    刘锦纷
法洛四联症的肺动脉形态学多变性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    国际心血管病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张维敏;仝志荣;刘金龙
  • 通讯作者:
    刘金龙
Computational haemodynamic analysis of left pulmonary artery angulation effects on pulmonary blood flow
左肺动脉成角对肺血流影响的计算血流动力学分析
  • DOI:
    10.1093/icvts/ivw179
  • 发表时间:
    2016-10-01
  • 期刊:
    INTERACTIVE CARDIOVASCULAR AND THORACIC SURGERY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang, Weimin;Liu, Jinlong;Mao, Le
  • 通讯作者:
    Mao, Le
Feasibility of Computational Fluid Dynamics for Evaluating the Intraventricular Hemodynamics in Single Right Ventricle Based on Echocardiographic Images.
基于超声心动图图像计算流体动力学评估单右心室室内血流动力学的可行性
  • DOI:
    10.1155/2018/1042038
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    BioMed research international
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen LJ;Tong ZR;Wang Q;Zhang YQ;Liu JL
  • 通讯作者:
    Liu JL
Construction of a bilayered vascular graft with smooth internal surface for improved hemocompatibility and endothelial cell monolayer formation
构建具有光滑内表面的双层血管移植物,以改善血液相容性和内皮细胞单层形成
  • DOI:
    10.1016/j.biomaterials.2018.07.027
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    BIOMATERIALS
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Dong, Xianhao;Yuan, Xingyu;Kong, Deling
  • 通讯作者:
    Kong, Deling

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其他文献

美国森林政策如何规范管理行为:经验与启示
  • DOI:
    10.13843/j.cnki.lyjj.2019.07.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    林业经济
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅一敏;刘金龙
  • 通讯作者:
    刘金龙
谈预钻式旁压试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王吉利;陈盼;刘金龙
  • 通讯作者:
    刘金龙
Learning-Based User Association for Dual-UAV Enabled Wireless Networks With D2D Connections
具有 D2D 连接的双无人机无线网络的基于学习的用户关联
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2903136
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    程芬;邹德岳;刘金龙;王晶晶;赵楠
  • 通讯作者:
    赵楠
森林治理中以行动者为中心的权力理论
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    资源科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵佳程;张沛;巴枫;MaxKrott;刘金龙
  • 通讯作者:
    刘金龙
向列相液晶中光诱导分子重取向过程的弛豫时间
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    液晶与显示
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘金龙;郭旗;任占梅
  • 通讯作者:
    任占梅

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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