血管导丝与血管多摩擦交互模拟研究

"Modeling and Simulation of Multi-frictional Interaction Between Guidewire and Vasculature" 本文是一篇关于心血管介入手术中导丝与血管多摩擦交互作用建模与模拟的研究论文，作者包括Dongjin Huang、Yin Wang、Pengbin Tang、Zhifeng Xie、Wen Tang以及Youdong Ding，分别来自上海大学电影电视艺术与技术学院和英国伯恩茅斯大学创意技术系。 在心血管介入手术中，医生需要通过引导导丝到达临床目标位置，而这个过程导丝需要穿过血管内壁，进行一系列微小侵入性操作。然而，实时模拟插入过程中导丝因大面积摩擦接触血管所引起的物理变形行为是一项极具挑战的任务。从微观角度出发，该研究建立了一个新颖的基于柔性多体系统的多摩擦接触动力学模型，旨在解决两者之间的多摩擦交互问题。 在模型中，导丝和血管构成一个柔性多体系统。这一系统考虑了导丝在血管中的动态过程，包括其弯曲、扭曲等复杂行为。研究者应用了多体动力学理论，以精确模拟由于摩擦力导致的导丝在血管内的运动状态变化。此外，模型还考虑了不同部位的摩擦系数差异，因为血管内壁的摩擦特性可能因位置和材料的不同而有所变化。 该模型的创新之处在于它能够处理多个接触点的摩擦效应，这在以往的模拟中通常被简化处理或忽视。通过这种方式，模型能更真实地反映实际手术中的情况，有助于理解导丝的运动特性，从而优化手术策略，减少对血管的损伤，提高手术的安全性和有效性。 研究人员进行了数值仿真，验证了模型的准确性和实用性，并可能通过进一步的实验验证来完善模型。该研究对于提升心血管介入手术的精准度和减少并发症具有重要意义，同时也为医疗设备的设计和改进提供了理论依据。 这篇研究论文深入探讨了心血管介入手术中的一个重要物理现象，即导丝与血管之间的多摩擦交互，通过构建精细的数学模型，为理解和优化手术过程提供了新的工具和思路。未来，这样的模型有望在医疗训练、手术规划以及医疗器械设计中发挥重要作用。