CFD analysis of blood flow within aorta of patient with coarctation of aorta

• Autorzy: Rojczyk M. , Ostrowski Z. , Adamczyk W. , Melka B. , Bandoła D. , Gracka M. , Knopek A. , Golda A. , Nowak A. J.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna przepływu krwi w aorcie u pacjenta z koarktacją aorty

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Blood flow in a real geometry of aorta was analysed. The CFD analysis was performed using commercial ANSYS/Fluent code. Velocity profile was used to mimic inlet flow conditions during human cardiac cycle. Outlet pressure boundary condition was coupled with lumped parameter model (electrical analogy) of circulatory system.

PL

Przeanalizowano jednofazowy przepływ krwi dla modelu aorty odwzorowującego rzeczywistą geometrię. Symulacja CFD przeprowadzona była za pomocą komercyjnego oprogramowania ANSYS/Fluent. Na wlocie do geometrii zadano profil prędkości, odpowiadający cyklowi pracy serca. Ciśnienie krwi na wylotach określono przez sprzężenie z parametrycznym modelem skupionym (zbudowanym w analogii elektrycznej).

Słowa kluczowe

EN

blood flow; aorta; CoA; circulatory system; electrical analogy; CFD; LPM

PL

przepływ krwi; aorta; koarktacja aorty; układ krążenia; analogia skupiona; CFD; LPM

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Studia Informatica
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 3A
• Strony: 43--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Rojczyk M.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Ostrowski Z.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Adamczyk W.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Melka B.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Bandoła D.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Gracka M.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Knopek A.

• University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Golda A.

• Gliwice Medical Center, Department of Cardiology, ul. Kosciuszki 29, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Nowak A. J.

• Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Morris P.D., Narracott A., von Tengg-Kobligk H., Silva Soto D.A., Hsiao S., Lungu A. et al.: Computational fluid dynamics modelling in cardiovascular medicine. Heart, 2015, Published Online First: 28 October 2015 doi:10.1136/heartjnl- 2015-308044.
• 2. Das K., Mishra S.C.: Estimation of tumor characteristics in a breast tissue with known skin surface temperature. Journal of Thermal Biology, 2013, 38, p. 311÷317.
• 3. Lamien B., Orlande H.R.B., Eliçabe G., Maurente A.: State Estimation Problem in Hyperthermia Treatment of Tumors Loaded with Nanoparticles. [in.] Proc. of 15th Int. Heat Trans. Conf., IHTC15-8772, 2014, p. 1÷14.
• 4. Varon L.A.B., Orlande H.R.B., Eliçabe G.E.: Estimation of state variables in the hyperthermia therapy of cancer with heating imposed by radiofrequency electromagnetic waves. Int. J. of Thermal Sciences, 2015, 98, p. 228÷236.
• 5. Rojczyk M., Orlande H.R.B., Colaço M.J., Szczygieł I., Nowak A.J., Białecki R.A., Ostrowski Z.: Inverse heat transfer problems: an application to bioheat transfer. Computer Assisted Methods in Engineering and Science, Special Issue, 2016 (in press).
• 6. DeCampli W., Argueta-Morales R., Divo E., Kassab A.: Computational fluid dynamics in congenital heart disease. Cardiol. Young, 2012, 22(6) p. 800÷808.
• 7. Wasilewski J., Roleder M., Niedziela J., Nowakowski A., Osadnik T., Głowacki J., Mirota K., Poloński L.: The Role of Septal Perforators and “Myocardial Bridging Effect” in Atherosclerotic Plaque Distribution in the Coronary Artery Disease. Pol. J. Radiol., 2015, 80, p. 195÷201.
• 8. Oshima M., Torii R., Kobayashi T.: Finite element simulation of blood flow in the cerebral artery. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 2001, 191(6–7), p. 661÷671.
• 9. Long Q., Xu X. Yun, Ariff B., Thom S., Hughes A., Stanton A.: Reconstruction of Blood Flow Patterns in a Human Carotid Bifurcation: A Combined CFD and MRI Study. J. Magn. Reson. Im., 2000, 11, p. 299÷311.
• 10. Struk P., Pustelny T., Nawrat Z.: Modeling of the human greater circulatory system as an electric equivalent circuit. Elektryka, 2009, 4(212).
• 11. Muc A., Matulewicz W., Retkowski M.: Computation of the relative and ruthless value of the resistance changes of the electric equivalent circuit of the kidney blood circulation. PAK, 2007 No. 04, p. 84÷86.
• 12. Kulhánek T., Tribula M., Kofránek J., Mateják M.: Simple models of the cardiovascular system for educational and research purposes. MEFANET Journal 2014, 2(2), p. 56÷63.
• 13. Łaszczyk J.E., Nowak A.J.: Computational modelling of neonate's brain cooling. Int. J Num Meth Heat Fluid Flow, Emerald, 2016, Vol. 26, No. 2, p. 1÷23.
• 14. Gharahi H., Zambrano B., Zhu D., DeMarco K., Baek S.: Computational fluid dynamic simulation of human carotid artery bifurcation based on anatomy and volumetric blood flow rate measured with magnetic resonance imaging. Int. J. Adv. Eng. Sci. Appl. Math., 2016, 8, p. 46÷60.
• 15. Traeger B., Srivatsa S., Beussman K., Wang Y., Suzen Y., Rybicki F., Mazur W., Miszalski-Jamka T.: Methodological inaccuracies in clinical aortic valve severity assessment: insights from computational fluid dynamic modeling of CT-derived aortic valve anatomy. Theor. Comput. Fl. Dyn., 2016, 30, p. 107÷128.
• 16. De Pater L., Van den Berg J. W.: An electrical analogue of the entire human circulatory system. Med. Electron. Biol. Eng., 1964, 42, p. 161÷166.
• 17. Westerhof N., Bosman F., Cornelis J., Noordergraaf A.: Analog studies of the human systemic arterial tree. J. Biomech., 1969, 2, p. 121÷143.
• 18. Westerhof N., Elzinga G., Sipkema P.: An artificial arterial system for pumping hearts. J. Appl. Physiol., 1971, 31, p. 776÷781.
• 19. Yoshigi M., Keller B. B.: Characterisation of embryonic aortic impedance with lumped parameter models. Am. J. Physiol, 1997, 273, p. 19÷27.
• 20. Sutera S. P., Skalak R.: The history of Poiseuille’s law. Annu Rev Fluid Mech, 1993, 25, p. 1÷20.
• 21. Broemser Ph. et al.: Ueber die Messung des Schlagvolumens des Herzens auf unblutigem Weg. Zeitung für Biologie, 1930, 90, p. 467÷507.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).