شبکه بولتزمن در شبیه سازی جریان عروق حاصل از تصویر

شبکه بولتزمن شبکه (LBM) یک جایگزین محبوب برای حل معادلات ناویر استوکس برای مدل سازی جریان خون است. هنگام شبیه سازی جریان با استفاده از LBM ، چندین گزینه برای شرایط مرزی ورودی و خروجی وجود دارد. در حالی که شرایط مرزی در LBM در هندسه های ایده آل مورد بررسی قرار گرفته است، اما هیچ مقایسه ای گسترده ای در عروق حاصل از تصویر حاصل نشده است. دقیقا جایی که هندسه ها بسیار پیچیده هستند. در این پروژه، شرایط مرزی Zou ‐ He  (ZH) و اختلاف محدود (FD) در هندسه های عروقی ناشی از تصویر مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی با مقایسه پایداری، دقت و زمان اجرا انجام شده است. شرایط مرزی در چهار شریان مقایسه شد: کوآرکتاسیون آئورت (تنگی آئورت) ، هنگام پارگی آئورت، شریان استخوان ران و شریان کرونر چپ. شرایط مرزی FD در هر چهار هندسه پایدارتر از ZH بود.

به طور کلی ، شبیه سازی با استفاده از روش ZH و FD میزان همگرایی مشابهی را در هر هندسه نشان داد. با این حال، با استفاده از یک سیستم عروقی پرینت سه بعدی شده میتوان نشان داد روش ZH در مقایسه با جریان آزمایشی کمی دقیقتر میباشد. کل زمان اجرای لازم برای شبیه سازی با استفاده از شرایط مرزی ZH به طور قابل توجهی بیشتر بود. زیرا روش ZH به یک زمان آسایش بزرگتر، وضوح شبکه و تعداد مراحل زمان برای یک شبیه سازی به نمایندگی از همان زمان فیزیولوژیکی نیاز داشت.

سرانجام، یک الگوریتم با پروفیل سرعت ورودی جدید برای هندسه های ورودی پیچیده ارائه شده است. به طور کلی ، نتایج نشان داد که از روش FD معمولاً برای شبیه سازی جریان خون در مقیاس بزرگ در هندسه های عروق ناشی از تصویر استفاده می شود. این مطالعه می تواند به عنوان راهنمایی برای محققان علاقمند به استفاده از LBM برای شبیه سازی جریان خون باشد.