Kvantitativní hodnocení pacientských modelů LAA

Abstract

Cílem této bakalářské práce bylo kvantitativně zhodnotit proudění krve v oblasti ouška levé síně na základě pacient-specifických modelů vytvořených z dat počítačové tomografie. Byla provedena segmentace levé síně včetně ouška u 24 anonymizovaných pacientů, přičemž výsledné modely byly upraveny tak, aby odpovídaly reálné anatomii a zároveň byly technicky vhodné pro simulace v prostředí COMSOL Multiphysics. Následně byla pro každý model vytvořena výpočetní síť a provedena numerická simulace proudění krve. Proudění bylo hodnoceno s využitím Q-kritérionu, které umožnilo identifikaci vírových struktur v oblasti ouška. Byly stanoveny jejich objemy pro různé prahové hodnoty a vypočten jejich relativní podíl vůči celkovému objemu LAA. Dosažené výsledky ukazují výraznou variabilitu vířivosti mezi jednotlivými modely. Součástí analýzy bylo i porovnání morfologických a proudových parametrů napříč modely, přičemž se potvrdil vliv geometrie ouška na charakter proudění. Kromě samotného ouška však proudění ovlivňuje také tvar levé síně a průběh plicnice. Pro lepší interpretaci dat byly modely dále rozděleny do skupin podle podobnosti proudových vlastností. Výsledky práce přispívají k hlubšímu pochopení hemodynamiky v oblasti LAA a představují podklad pro další výzkum zaměřený na predikci trombogenního rizika pomocí výpočetních modelů.

The aim of this bachelor's thesis was to quantitatively evaluate blood flow in the left atrial appendage (LAA) based on patient-specific models derived from computed tomography data. The left atrium, including the appendage, was segmented from the CT scans of 24 anonymised patients. The resulting geometries were adjusted to accurately represent real anatomy while being technically compatible with computational simulations in COMSOL Multiphysics. For each model, a computational mesh was created, and a simulation of incompressible turbulent blood flow was carried out using the SST turbulence model. Flow characteristics were assessed using the Q-criterion, which enabled the identification of vortex structures in the appendage. Their volumes were calculated across various threshold levels, and their relative share of the total LAA volume was determined. The results showed significant variability in vortex intensity among the different models. The analysis included a comparison of morphological and flow parameters, confirming that the geometry of the appendage significantly affects flow patterns. In addition to the LAA itself, the shape of the left atrium and the course of the pulmonary veins were also found to influence the flow behaviour. For improved data interpretation, the models were grouped based on similarity in flow characteristics. The findings of this thesis contribute to a better understanding of hemodynamics in the LAA region and provide a basis for further research focused on the computational assessment of thromboembolic risk.