分析磁流程器的血流测量

2017年11月24日

磁流程器是测量血流的无创选择。但是，当患者移动时，流离失所的血管会影响流量计的灵敏度。来自ABB企业研究的研究人员使用多物理学建模来研究移动患者中血管的位移如何影响磁流通计的性能。

为了以一种无痛和无创的方式测量血液流动，医疗专业人员可以使用依赖电动力（EMF）的磁流程器。在流量计中，外部线圈产生磁场，非连接电极测量诱导的电动势。当患者在测量过程中移动（即使仅通过呼吸）就可以移动，这会影响流量计的敏感性。这种现象是心脏和胸腔医学分析的重要点。

一个人的血管照片。
依靠线圈和电极的磁流量计是测量患者血管中流动的一种无创方法。

来自印度ABB公司研究的研究人员建立了该过程的多物理模型，其中包括流体结构相互作用（FSI）和电磁学的影响。他们的目的是了解血管运动如何通过比较血管移位与正常位置的血管的表现来影响流量计敏感性。

研究小组将血管建模为管道，但具有适当的生物材料特性。他们通过ComsolMultiphysics®软件中的内置物理界面耦合了多个物理效果。这层流界面用于模拟通过血管的血流。为了考虑线圈产生的磁场以及血流和磁场引起的EMF，他们使用了磁场界面。

S. Dasgupta等人的磁流量计示意图。
磁流仪模型的示意图。S. Dasgupta，K。Ravikumar，P。Nenninger和F. Gotthardt的图片乐动滚球app下载Comsol会议2016年班加罗尔纸。

研究人员还使用结构力学模块，即Comsol多物理学的附加产品，对患者运动过程中的血管位移进行建模。他们将此分析与CFD模块结合起来，以解释FSI，包括血管位移如何影响血流以及流体压力如何影响血管。

该模型被用来分析血管移位以及它们处于正常位置时的磁流量计的灵敏度。

研究人员将血管处于正常位置的结果进行了比较，并朝上线圈移动5 cm。模拟结果显示了整个管道（即血管）横截面的速度和磁通量密度的轮廓图。其他结果表明，流量和磁场界面以及整个管道直径的电势分布引起的电势。

S. Dasgupta等人的管道模型中的速度，磁通量和诱导的电势。
在管道横截面（左上角）和长度（左下）以及速度（右上）和磁通量密度（右下）（右下）（右下）的诱导电势。S. Dasgupta等人的图像。并取自他们的2016年班加罗尔纸上的Com乐动滚球app下载sol会议。

这些图表明，非放置血管和流离失所的血管之间流量计的灵敏度增加。团队确定增加并不是由于速度引起的，因为两种情况的速度曲线都是相同的。取而代之的是，增加的原因是移位的容器转移到了较高的磁场区域，并且随着容器向线圈移动而增加的磁通量。

来自ABB的研究人员通过模拟结果得出结论，血管位移是磁流程器的医疗用途的潜在问题。为了解决这些问题，他们认为可以在这些过程中限制患者的身体运动，也可以生成呼吸同步的磁场以补偿灵敏度的变化。

尽管这些模拟对医疗领域有用，但进一步的研究可以解释更多现实世界中的条件，例如脉冲血流以及血管特性和身体位置的变化。

对于团队而言，这项研究证实，COMSOL多物理学可用于分析不同现象（包括流体流，结构力学和电磁学）如何在复杂的应用中相互作用。