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Preliminary Evaluation of Hemodynamic Effects of Fontan Palliation on Renal Artery Using Computational Fluid Dynamics

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Congenital Heart Disease 2023年第1期18卷 41-55页

作者： Jinlong Liu Jing Shi weiru luo Zhirong Tong Lefei Yang Peixuan Sun Tianyi Li Jun Du Qian Wang Institute of Pediatric Translational Medicine Shanghai Children’s Medical CenterSchool of MedicineShanghai Jiao Tong UniversityShanghaiChina Shanghai Engineering Research Center of Virtual Reality of Structural Heart Disease Shanghai Children’s Medical CenterSchool of MedicineShanghai Jiao Tong UniversityShanghaiChina Department of Imaging Diagnosis Center Shanghai Children's Medical CenterSchool of MedicineShanghai Jiao Tong UniversityShanghaiChina

Background:The assessment of renal function is important to the prognosis of patients needing Fontan palliation due to the reconstructed compromised circulation.To know the relationship between the kidney perfusion and hemodynamic characteristics during surgical design could reduce the risk of acute kidney injury(AKI)and the postoperative complications.However,the issue is still unsolved because the current clinical evaluation methods are unable to predict the hemodynamic changes in renal artery(RA).Methods:We reconstructed a three-dimensional(3D)vascular model of a patient requiring Fontan palliation.The technique of computational fluid dynamics(CFD)was utilized to explore the changes of RA hemodynamics under different possible blood flow rates.The relationship between the kidney perfusion and hemodynamic characteristics was investigated.Results:The calculated results indicated the declined tendency of the pressure and pressure drop as the flow rate decreased.When the flow rate decreased to two-thirds of its baseline,both the pressure of left renal artery(LRA)and the pressure of right renal artery(RRA)dipped below 50%,and the pressure of RRA fell more quickly than that of LRA.Uneven distribution of WSS was observed on the trunk of RA,and the lowest WSS was found at the distal of RA.The average WSS in RA dropped to around 50%as the flow rate reached one-third of its baseline.Conclusions:As a promising approach,CFD can be utilized to quantitatively evaluate the hemodynamic characteristics of RA and contribute to offsetting the drawbacks of clinical assessments of renal function,to help realize better prognosis for the patients with Fontan palliation.

关键词： Renal artery Fontan palliation hemodynamics computational fluid dynamics surgical design

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新兴技术在个体化漏斗胸Nuss手术规划中的应用发展

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中华胸心血管外科杂志 2022年第2期38卷 123-125页

作者：罗苇如熊吉文刘金龙刘锦纷上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科上海200127 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心儿科转化医学研究所上海200127 上海结构性心脏病虚拟现实工程技术研究中心上海200127

漏斗胸是儿童常见的一种先天性胸部畸形,表现为前胸壁异常塌陷。在胸腔镜引导下的Nuss手术是目前广泛采用的一种临床治疗方案。术中因胸骨下方钢板的置入,易发生脏器损伤、术后疼痛、钢板移位、矫正不佳及钢板取出等问题。随着数字化精... 详细信息

漏斗胸是儿童常见的一种先天性胸部畸形,表现为前胸壁异常塌陷。在胸腔镜引导下的Nuss手术是目前广泛采用的一种临床治疗方案。术中因胸骨下方钢板的置入,易发生脏器损伤、术后疼痛、钢板移位、矫正不佳及钢板取出等问题。随着数字化精准医学及多学科多领域交叉研究的发展,以计算生物力学模拟仿真、3D打印及新型可降解生物材料为代表的新技术的临床应用和转化,为解决漏斗胸临床治疗中存在的问题,以及个体化Nuss手术规划的完善和发展带来了新的契机和前景。

关键词： Nuss手术漏斗胸精准医学临床治疗方案脏器损伤术后疼痛 3D打印可降解生物材料

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环缩宽度对肺动脉血流动力学影响

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医用生物力学 2023年第3期38卷 493-499页

作者：罗苇如熊吉文仝志荣余平平孙彦隽刘金龙上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科上海200127 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心儿科转化医学研究所上海200127 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心、上海结构性心脏病虚拟现实工程技术研究中心上海200127

目的通过构建不同环缩宽度的肺动脉环缩术(pulmonary artery banding,PAB)模型,探索环缩宽度对肺动脉血流动力学特性改变的影响。方法保持环缩位置及程度一致,利用计算机辅助设计(computer-aided design,CAD)重构术中常用不同环缩宽度(2... 详细信息

目的通过构建不同环缩宽度的肺动脉环缩术(pulmonary artery banding,PAB)模型,探索环缩宽度对肺动脉血流动力学特性改变的影响。方法保持环缩位置及程度一致,利用计算机辅助设计(computer-aided design,CAD)重构术中常用不同环缩宽度(2、3、4、5 mm)三维肺动脉模型,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟分析压力、流线、能量损失、能量效率及肺动脉血流量分配比等,比较不同环缩宽度的PAB模型血流动力学参数。结果肺动脉环缩后压力明显下降,但环缩宽度改变对环缩处压力下降程度的影响并不显著。随着环缩宽度增加,肺动脉能量损失减少,能量效率呈上升趋势,左肺动脉血流量增加,左右肺血流分配比增大,最大可达2.28∶1。结论环缩宽度增加可减少肺动脉能量损失,提高血流能量效率,但会导致左右肺血流分配不平衡。PAB环缩宽度的选择应同时兼顾左右肺血流分配平衡和能量损失。基于CAD和CFD的PAB手术虚拟设计,可为未来个体化PAB环缩宽度选择提供帮助。

关键词：肺动脉环缩术环缩宽度血流动力学计算流体动力学计算机辅助设计

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Fontan术血流动力学非牛顿特性研究

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医用生物力学 2021年第6期36卷 862-868页

作者：熊吉文罗苇如李德宝孙琦刘金龙上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科上海200127 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心上海结构性心脏病虚拟现实工程技术研究中心上海200127 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心儿科转化医学研究所上海200127

目的分析计算模拟中血液非牛顿特性对Fontan术后血流动力学的影响。方法基于Fontan术后患者个体化三维血管模型,临床超声实测数据作为边界条件,分别选取常用的牛顿流体模型、非牛顿流体模型中的Casson模型与Carreau模型进行血流动力学模... 详细信息

目的分析计算模拟中血液非牛顿特性对Fontan术后血流动力学的影响。方法基于Fontan术后患者个体化三维血管模型,临床超声实测数据作为边界条件,分别选取常用的牛顿流体模型、非牛顿流体模型中的Casson模型与Carreau模型进行血流动力学模拟,计算血流分配比、能量损失、壁面切应力、非牛顿重要性系数等血流动力学参数,比较不同流体模型之间血流动力学参数差异。结果流体模型对血流分配比影响小,非牛顿流体模型的能量损失较牛顿流体模型高,其中Casson模型最高。在下腔静脉中有明显回流、血流扰乱区域,并伴有低壁面切应力分布。在低流速时,牛顿流体模型下腔静脉血流扰乱更明显。非牛顿重要性系数显示在下腔静脉的非牛顿特性显著。结论非牛顿特性在下腔静脉的低速回流区域影响显著,模拟患者个体化的Fontan血流动力学时应考虑血液的非牛顿特性。

关键词： Fontan术非牛顿流体计算流体动力学血流动力学

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计算流体动力学在Fontan术后肾血流预测中的应用

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国际心血管病杂志 2022年第4期49卷 250-253页

作者：石静罗苇如刘金龙杨乐飞孙佩璇仝志荣杜隽上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心影像诊断中心 200127 通大学医学院儿科转化医学研究所 200127

目的:利用计算流体动力学探讨Fontan术后肾血流动力学变化,以辅助临床实现早期监测。方法:基于医学影像数据三维重建肾动脉分析Fontan手术前后不同时刻肾血流动力学参数差异。结果:肾动脉阻力指数及压力阶差在Fontan术后3 h较术前均增高... 详细信息

目的:利用计算流体动力学探讨Fontan术后肾血流动力学变化,以辅助临床实现早期监测。方法:基于医学影像数据三维重建肾动脉分析Fontan手术前后不同时刻肾血流动力学参数差异。结果:肾动脉阻力指数及压力阶差在Fontan术后3 h较术前均增高,右肾动脉在术后3 d前均为高速流动,且术后左、右肾动脉血流动力学并未呈一致性改变。结论:计算流体动力学技术结合多普勒超声检查可为临床Fontan手术患儿早期异常肾血流动力学监测提供综合全面的评估,有助于患儿围手术期管理,改善预后。

关键词： Fontan手术肾动脉多普勒超声计算流体动力学血流动力学

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稀酸和稀碱预处理对四种不同生物质资源制备还原糖的影响

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生物资源 2018年第5期40卷 400-404页

作者：朱忆魁徐栩坚罗伟儒邓小梅吴蔼民李慧玲华南农业大学广东省森林植物种质创新与利用重点实验室/华南农业大学亚热带农业生物资源保存与利用国家重点实验室

本论文探讨了不同浓度的稀H_2SO_4和稀NaOH预处理对大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草四种不同生物质酶解制备还原糖的影响。结果表明,大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草具有较高的纤维素和半纤维素含量,是制备还原糖的理想原料。与稀H_... 详细信息

本论文探讨了不同浓度的稀H_2SO_4和稀NaOH预处理对大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草四种不同生物质酶解制备还原糖的影响。结果表明,大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草具有较高的纤维素和半纤维素含量,是制备还原糖的理想原料。与稀H_2SO_4预处理相比,经稀NaOH预处理后的样品表现出较好的酶解性能。通过使用4%的NaOH对大豆秸秆和狼尾草进行预处理,还原糖产量分别为145.8 mg/mL和319.2 mg/mL。此外,以1%NaOH预处理后的水稻秸秆和象草为原料,可以分别获得385.2 mg/mL和231.6 mg/mL还原糖产量。

关键词：还原糖预处理酶解木质纤维素

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计及过渡电阻影响的直流电网不同拓扑结构故障电流简化计算方法

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电网技术 2023年第2期47卷 804-814页

作者：辛业春罗鑫王拓王延旭王威儒江守其现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

故障电流计算是直流电网设备选型、参数设计和保护整定的基础,目前以详细电磁暂态仿真为主的故障电流分析方法难以适用于大规模直流电网,为此,研究能够适用于不同拓扑结构的直流电网故障电流通用计算方法。首先分析双端直流系统故障后... 详细信息

故障电流计算是直流电网设备选型、参数设计和保护整定的基础,目前以详细电磁暂态仿真为主的故障电流分析方法难以适用于大规模直流电网,为此,研究能够适用于不同拓扑结构的直流电网故障电流通用计算方法。首先分析双端直流系统故障后各回路故障电流的耦合机理,提出依据回路电感参数指标的故障回路解耦方法;基于能量守恒的原则,提出网络元件串并联等效和多端环状网络解环的方法,将多端网络解环为开环网络,然后统一等效为双端的故障网络,利用所提出的故障回路解耦方法获得故障电流时域解析式。在RT-lab仿真平台中搭建了多种拓扑结构的仿真系统对所提出的方法进行验证,结果表明,所提出的方法对不同拓扑的直流电网均具有很好的适用性,与详细电磁暂态仿真相比,计算的电流误差基本小于5%。

关键词：多端直流电网故障电流计算过渡电阻等效并联网络解环

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计及零直流电压控制的混合型MMC-HVDC输电系统短路电流计算方法

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电网技术 2023年第7期47卷 2820-2828页

作者：辛业春刘熠江守其王威儒王拓罗鑫朱博现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局广东省广州市510663

混合型模块化多电平换流器通过零压控制限制直流侧故障电流,为准确分析计算故障后直流侧电流,考虑不同阶段控制系统作用建立其等值模型,并设计故障电流求解计算方法。在零压控制前,构建混合型MMC的串联RLC等值模型,利用受控电流源表征... 详细信息

混合型模块化多电平换流器通过零压控制限制直流侧故障电流,为准确分析计算故障后直流侧电流,考虑不同阶段控制系统作用建立其等值模型,并设计故障电流求解计算方法。在零压控制前,构建混合型MMC的串联RLC等值模型,利用受控电流源表征交流馈入能量对故障电流的影响;在零压控制后,分析上下桥臂电压动态调整对故障电流的影响,构建相应混合型MMC等值模型提高计算精度。采用状态空间方程计算2个阶段的直流短路电流,通过电容电压置零来计及零压控制后子模块投切引起直流侧电压复零的特性。基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了双极混合型MMC直流输电系统,在不同工况下通过与详细电磁暂态仿真结果对比,验证了所提短路电流计算方法的准确性。

关键词：混合型模块化多电平换流器双极短路故障零直流电压控制等值模型短路电流计算

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小剂量、短程利福昔明对小肠细菌过度生长相关肠易激综合征的疗效

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中华消化杂志 2019年第10期39卷 678-682页

作者：陈坚张会禄邱志兵罗忠光邱冬妮蒋蔚茹复旦大学附属华山医院消化内科上海200040

目的探讨小剂量、短程利福昔明口服疗法对小肠细菌过度生长(SIBO)相关IBS患者的临床疗效。方法顺序纳入2017年6月至2018年6月就诊于复旦大学附属华山医院消化内科的37例SIBO相关IBS患者,分成腹泻型、便秘型、混合型3组,均采用利福昔明(2... 详细信息

目的探讨小剂量、短程利福昔明口服疗法对小肠细菌过度生长(SIBO)相关IBS患者的临床疗效。方法顺序纳入2017年6月至2018年6月就诊于复旦大学附属华山医院消化内科的37例SIBO相关IBS患者,分成腹泻型、便秘型、混合型3组,均采用利福昔明(200 mg/次,3次/d)进行为期14 d的治疗。应用肠易激综合征症状严重程度量表(IBS-SSS)和肠易激综合征相关生命质量(IBS-QoL)量表评分比较治疗前后的临床疗效。采用乳果糖呼气试验(LBT)和呼出气一氧化氮(eNO)检测观察治疗SIBO及其相关慢性低度炎症反应的疗效。统计学方法为t检验和方差分析。结果37例SIBO相关IBS患者中,腹泻型24例,便秘型7例,混合型6例。除1例患者因胸闷、心悸退出研究外,其余36例患者治疗前IBS-SSS评分为(250.83±55.10)分,治疗后降至(151.11±33.96)分,差异有统计学意义(t=13.686,P0.05)。采用利福昔明治疗后,SIBO转阴率为52.8%(19/36),其中氢气LBT转阴率为54.5%(12/22),11例甲烷LBT阳性患者中转阴6例,3例两者均阳性患者中转阴1例;eNO转阴率为41.7%(15/36)。结论小剂量、短程利福昔明治疗可改善SIBO相关IBS患者的症状严重程度和生命质量,疗效与IBS亚型无关。

关键词：肠易激综合征小肠细菌过度生长乳果糖呼气试验低度炎症利福昔明

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慢病之肠道起源学说的诠释

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上海医药 2018年第15期39卷 9-13页

作者：陈坚罗忠光邱志兵张会禄蒋蔚茹复旦大学附属华山医院消化内科上海200040

肠道微生态与人体健康密切相关。本文介绍肠道微生态的概念,概述肠道菌群与慢性炎症、癌症、免疫失调和衰老关联的研究进展,对慢病之肠道起源学说进行诠释。

关键词：肠道微生态肠道菌群微生物-肠-脑轴

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