مقایسه پارامترهای همودینامیکی پیکربندی‌های پی در پی موازی و ضرب‌دری عروق کرونری در حالت استراحت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش شبیه سازی جریان خون در پیکربندی‌های با یپس، به منظور پیش بینی بهترین پیکربندی در بیماری با دو گرفتگی 65 و 50 درصد در حالت استراحت است. دامنه محاسباتی از تصاویر CT ساخته شده است. در این تحقیق خون سیالی هموژن، غیرنیوتونی و جریان خون، ضربانی فرض شده است. برای در نظر گرفتن اثرات غیرنیوتونی از مدل کاریو و در خروجی عروق کرونری از مدل لامپ هفت المانی و در خروجی آئورت از مدل سه المانی ویندکسل استفاده شده است. نتایج مقایسه بین پیکربندی‌های پی در پی موازی و ضر بدری نشان می‌دهد، در محل اتصال به صورت موازی با رگ میزبان، در بستر و اطراف ناحیه اتصال کمینه TAWSS کمتر از مقدار بحرانی 4/0 است، همچنین روی رگ پیوندی به سبب انحنای تند شاخه پیوندی، بیشنیه OSI بیشتر از مقدار بحرانی 1/0 است، بنابراین پیوند پی در پی موازی مستعدتر از ضر بدری نسبت به تجمع چربی و بیماری هایی نظیر تورم عروق یا اینتیماهایپرپلاژیا است. از طرفی نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد با انجام عمل جراحی با یپس پی در پی موازی و ضربدری می‌توان مقادیر بحرانی تنش برشی در ناحیه تنگی را بهبود بخشید و خطر پارگی پلاگ‌های چربی و حرکت توده به سمت عروق پایین دست را کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of the Hemodynamic Parameters of Sequential Parallel and Cross Configurations of Coronary Artery in the Rest State

نویسندگان [English]

  • H. Babakhani 1
  • G. Heidarinejad 1
  • A. Rostami 2
1 Department of Mechanical Engineering, University of Tarbiat Modares, Tehran, Iran
2 University of Arak Medical Sciences, Arak, Iran
چکیده [English]

Numerical simulation of blood flow in Configurations is the aim of this study. In order to predict the best configuration in a patient with double stenosis 65 and 50 percent is examined at rest. The computational domain was created from CT. In this study, blood is assumed homogeneous, non- Newtonian and pulsatile. To consider non-Newtonian effects the Carreau model is used and, a Seven– element lumped model is used in outlet coronary artery and a Three-element Windkessel model is used in outlet aorta. Results of the Comparison between configurations indicate that is TAWSS minimum is less than the critical value 0.4 in the junction in parallel with the host vessel, In bed and the surrounding junction, furthermore OSI maximum is more than critical value 0.1, Because of sharp curvature of graft branch on the vascular graft. The parallel sequential is more prone than cross with respect to fat accumulation and diseases such as intima hyperplasia. The results of this study indicate by doing bypass surgery, sequential parallel and cross can be improve critical values of shear stress in the area of stenosis and it reduced the risk of rupture of plaque fat and moves the heap toward downstream vessels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blood
  • Non-Newtonian
  • Coronary artery
  • Configuration
  • Hemodynamic parameter

مراجع

[1] P. Chuchard, B. Wiwatanapataphee, T. Puapansawat, T. Siriapisith, Numerical simulation of blood flow in the system of human coronary arteries with stenosis, in: Proceedings of the 4th WSEAS international conference on Finite differences-finite elements-finite volumesboundary elements, 2011, pp. 59-63.
[2] Y. Papaharilaou, D. Doorly, S. Sherwin, The influence of out-of-plane geometry on pulsatile flow within a distal end-to-side anastomosis, Journal of biomechanics, 35(9) (2002) 1225-1239.
[3] A. Politis, G. Stavropoulos, M. Christolis, F. Panagopoulos, N. Vlachos, N. Markatos, Numerical modeling of simulated blood flow in idealized composite arterial coronary grafts: Steady state simulations, Journal of Biomechanics, 40(5) (2007) 1125-1136.
[4] L.P. Chua, J. Zhang, T. Zhou, Numerical study of a complete anastomosis model for the coronary artery bypass, International communications in heat and mass transfer, 32(3-4) (2005) 473-482.
[5] F. Kabinejadian, L.P. Chua, D.N. Ghista, M. Sankaranarayanan, Y.S. Tan, A novel coronary artery bypass graft design of sequential anastomoses, Annals of biomedical engineering, 38(10) (2010) 3135-3150.
[6] B. Nuntadilok, J. Poulter, P. Boonkrong, B. Wiwatanapataphee, Numerical study of pulsatile blood flow in the coronary system with the RCA bypass graft, Journal of Pure and Applied Mathematics: Advances and Applications, 9(2) (2013) 81-106.
[7] J. Chen, X.-Y. Lu, W. Wang, Non-Newtonian effects of blood flow on hemodynamics in distal vascular graft anastomoses, Journal of Biomechanics, 39(11) (2006) 1983-1995.
[8] J.S. Coogan, J.D. Humphrey, C.A. Figueroa, Computational simulations of hemodynamic changes within thoracic, coronary, and cerebral arteries following early wall remodeling in response to distal aortic coarctation, Biomechanics and modeling in mechanobiology, 12(1) (2013) 79-93.
[9] H.J. Kim, I. Vignon-Clementel, C. Figueroa, K. Jansen, C. Taylor, Developing computational methods for threedimensional finite element simulations of coronary blood flow, Finite Elements in Analysis and Design, 46(6) (2010) 514-525.
[10] Y.I. Cho, K.R. Kensey, Effects of the non-Newtonian viscosity of blood on flows in a diseased arterial vessel. Part 1: Steady flows, Biorheology, 28(3-4) (1991) 241- 262.
[11] M. Catanho, M. Sinha, V. Vijayan, Model of aortic blood flow using the windkessel effect, University of California of San Diago, San Diago, (2012).
[12] P. Vasava, P. Jalali, M. Dabagh, P.J. Kolari, Finite element modelling of pulsatile blood flow in idealized model of human aortic arch: study of hypotension and hypertension, Computational and mathematical methods in medicine, 2012 (2012).
[13] N. Shahcheraghi, H. Dwyer, A. Cheer, A. Barakat, T. Rutaganira, Unsteady and three-dimensional simulation of blood flow in the human aortic arch, Journal of biomechanical engineering, 124(4) (2002) 378-387.
[14] C.A. Taylor, T.A. Fonte, J.K. Min, Computational fluid dynamics applied to cardiac computed tomography for noninvasive quantification of fractional flow reserve: scientific basis, Journal of the American College of Cardiology, 61(22) (2013) 2233-2241.
[15] D. Sengupta, A.M. Kahn, J.C. Burns, S. Sankaran, S.C. Shadden, A.L. Marsden, Image-based modeling of hemodynamics in coronary artery aneurysms caused by Kawasaki disease, Biomechanics and modeling in mechanobiology, 11(6) (2012) 915-932.
[16] S. Sankaran, M.E. Moghadam, A.M. Kahn, E.E. Tseng, J.M. Guccione, A.L. Marsden, Patient-specific multiscale modeling of blood flow for coronary artery bypass graft surgery, Annals of biomedical engineering, 40(10) (2012) 2228-2242.
[17] F. Xiong, C. Chong, PIV-validated numerical modeling of pulsatile flows in distal coronary end-to-side anastomoses, Journal of biomechanics, 40(13) (2007) 2872-2881.
[18] D.L. Fry, Acute vascular endothelial changes associated with increased blood velocity gradients, Circulation research, 22(2) (1968) 165-197.
[19] C. Caro, J. Fitz-Gerald, R. Schroter, Atheroma and arterial wall shear-Observation, correlation and proposal of a shear dependent mass transfer mechanism for atherogenesis, Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, 177(1046) (1971) 109-133.
[20] D.N. Ku, D.P. Giddens, C.K. Zarins, S. Glagov, Pulsatile flow and atherosclerosis in the human carotid bifurcation. Positive correlation between plaque location and low oscillating shear stress, Arteriosclerosis: An Official Journal of the American Heart Association, Inc., 5(3) (1985) 293-302.
[21] H.A. Himburg, D.M. Grzybowski, A.L. Hazel, J.A. LaMack, X.-M. Li, M.H. Friedman, Spatial comparison between wall shear stress measures and porcine arterial endothelial permeability, American Journal of Physiology- Heart and Circulatory Physiology, 286(5) (2004) H1916-H1922.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 51، شماره 2
خرداد و تیر 1398
صفحه 497-506

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار