Możliwości zastosowania numerycznej mechaniki płynów (CFD) do symulacji przepływu krwi przez tętnice wieńcowe. Przykłady segmentacji obrazów tomografii komputerowej i budowy modelu do obliczeń CFD

Peryt-Stawiarska, S.; Wasilewski, J

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Możliwości zastosowania numerycznej mechaniki płynów (CFD) do symulacji przepływu krwi przez tętnice wieńcowe. Przykłady segmentacji obrazów tomografii komputerowej i budowy modelu do obliczeń CFD

Autorzy

Peryt-Stawiarska S. , Wasilewski J

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Application of computational fluid dynamics method (CFD) to the simulations of blood flow through arteries. Examples of computer tomography pictures segmentation and preparation of geometry model to the CFD calculations

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych CFD przepływu krwi przez lewą i prawą tętnicę wieńcową. Symulacje wykonano w oparciu o segmentację obrazów angiograficznych uzyskanych za pomocą wielowarstwowej tomografii komputerowej. Otrzymane wyniki zostały przedstawione w postaci rozkładów wartości naprężeń ścinających na ściance WSS. Dane te jakościowo porównane z danymi literaturowymi. Stwierdzono, że metoda CFD z powodzeniem może być stosowana do symulacji przepływu krwi przez tętnice wieńcowe.

CFD results of blood flow through the left and right coronary artery are presented in the paper. Simulations were performed based on geometry obtained through the segmentation of angiographic images using computer tomography. The results are shown in a form of wall shear stress (WSS) distribution. A qualitative comparison of simulation results with the data taken from literature was carried out. It was found that the CFD method can be successfully used to simulate the blood flow through the coronary arteries.

Słowa kluczowe

symulacje CFD przepływ krwi przez tętnice wieńcowe płyn nienewtonowski

CFD simulation cardiovascular flow blood flow through artery non-Newtonian fluid

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

Rocznik

2014

Tom

Nr 6

Strony

403--405

Opis fizyczny

Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Peryt-Stawiarska S.

peryt@zut.edu.pl

Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska, Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin

autor

Wasilewski J

III Katedra i Oddział Kliniczny Kardiologii, Śląskie Centrum Chorób Serca w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny, Katowice

Bibliografia

1. Bębenek B., 1999. Przepływy w układzie krwionośnym, Wyd. Pol. Krakowskiej, Kraków
2. Chappell D.C., Varner S.E., Nerem R.M., Medford R. M., Alexander R. W., 1998. Oscillatory shear stress stimulates adhesion molecule expression in cultured human endothelium. Circ. Res., 82, 532-539. DOI: 10.1161/01.RES.82.5.532
3. Cheng C., Tempel D., van Haperen R., van der Baan A., Grosveld F., Daemen M.J.A.P., Krams R., de Crom R., 2006. Atherosclerotic lesion size and vulnerability are determined by patterns of fluid shear stress. Circulation, 113, 2744-2753. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.590018
4. Chiastra C., Migliavacca F., Martínez M.Á., Malvè M., 2014. On the necessity of modeling fluid-structure interaction for stented coronary arteries. J. Mech. Behav. Biomed. Mat., 34, 217-230. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2014.02.009
5. Cross M.M., 1965. Rheology of non-Newtonian fluids: A new flow equation for pseudoplastic systems. J Colloid Sci., 20, 417-437. DOI: 10.1016/0095-8522(65)90022-X
6. Gibson C.M., Diaz L., Kandarpa K., Sacks F.M., Pasternak R.C., Sandor T., Feldman C., Stone P.H., 1993. Relation of vessel wall shear stress to atherosclerosis progression in human coronary arteries. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 13, nr 2, 310-315. DOI: 10.1161/01.ATV.13.2.310
7. Evju Ø., Valen-Sendstad K., Mardal K.-A., 2013. A study of wall shear stress in 12 aneurysms with respect to different viscosity models and flow conditions. J. Biomech., 46, 2802-2808. DOI: 10.1016/jbiomech.2013.09.004
8. Gijsen F.J.H., Schuurbiers J.C.H., van de Giessen A.G., Schaap M., van der Steen A.F.W., Wentzel J.J., 2014. 3D reconstruction techniques of human coronary bifurcation for shear stress computation. J. Biomech., 47, 39-43. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2013.10.021
9. Jabłczyńska K., Sosnkowski T.R., 2013. Stabilność liposomowych nośników leków podczas rozpylania za pomocą wybranych urządzeń nebulizacyjnych. Inż. Ap. Chem., 52, 5, 425-426
10. Kramer-Romanowska K., Jabłczyńska K., Sosnkowski T.R., 2013. Zmiany dynamicznej aktywności powierzchniowej surfaktantu płucnego pod wpływem liposomowych nośników leków inhalacyjnych. Inż. Ap. Chem., 52, 5, 441-442
11. Kroll M.H., Hellums J. D., McIntire L.V., Schafer A.I., Moake J.L., 1996. Platelets and shear stress. Blood, 88, nr 5, 1525-1541. PubMed: 8781407
12. Kucharska M., Butruk B., Ciach T., 2009. Otrzymywanie implantów kostnych techniką spieniania. Inż. Ap. Chem., 48, nr 5, 62-64
13. Lantz J., Karlsson M., 2012. Large eddy simulation of LDL surface concentration in a subject specific human aorta, J. Biomech. 45, 537-542 DOI: 10.1016/j.jbiomech.2011.11.039
14. Jaworski Z. 2005. Numeryczna mechanika płynów w inżynierii chemicznej i procesowej. EXIT, Warszawa
15. Peryt-Stawiarska S., Wasilewski J., 2010. Wpływ kąta bifurkacji naczyniowej na rozkład naprężeń ścinających w ocenie za pomocą numerycznej mechaniki płynów. Mechanika w medycynie 10. Wyd. Pol. Rzeszowskiej, Rzeszów
16. Peryt-Stawiarska S., Marcinkowska-Gapińska A., Wasilewski J., 2012. Przepływ krwi w tętniczkach – symulacje numeryczne CFD. Mechanika w medycynie 11, Wyd. Pol. Rzeszowskiej, Rzeszów
17. Polańczyk A, Stefańczyk L, Zbiciński I., 2010. Symulacje komputerowe jako metoda oceny ryzyka wystąpienia zakrzepu po zabiegu wszczepienia protezy wewnątrznaczyniowej u pacjentów z tętniakiem brzusznego odcinka aorty. Inż. Ap. Chem. 49, nr 2, 103-104
18. Polańczyk A, Podyma M., Stefańczyk L, Zbiciński I., 2012. Effects of stent-graf geometry and blood hematocrit on hemodynamic in abdominal aortic aneurysm, Chem. Proc. Eng., 33, 53-61, DOI: 10.2478/v10176-012-0005-2
19. Wasilewski J., Poloński L., 2010. Znaczenie fibrynogenu i właściwości reologicznych krwi w miażdżycy i chorobie wieńcowej. Choroby Serca i Naczyń, 7, nr 2, 62-71
20. Wasilewski J., Kiljański T., 2011. Biomechaniczna przyczyna miażdżycy, Wyd. Pol. Łódzkiej, Łódź
21. Wasilewski J., Kiljański T., Miszalski-Jamka K., 2011. Rola naprężeń ścinających i mechanotransdukcji w procesie miażdżycowym. Kardiol. Pol., 69 nr 7, 717-720
22. Wasilewski J., Osadnik T., Peryt-Stawiarska S., Poloński L., 2012a. Rola czynników hemodynamicznych w powstawaniu restenozy w stencie. Kardiol Pol., 70, nr 11, 1194-1198
23. Wasilewski J., Kiljański T., Mirota K., 2012 B. Biologiczne aspekty heterofazowej struktury krwi i jej znaczenie w procesie miażdżycowym. Inż. Ap. Chem., 51, nr 6, 398-399
24. Wasilewski J., Kiljański T., Mirota K., Głowacki J., 2012 C. Znaczenie naprężeń ścinających i rola numerycznej mechaniki płynów w badaniach nad patomechanizmem miażdżycy. Folia Cardiol. Excerpta., 7, nr 2, 95-100
25. Wasilewski J., Mirota K., Peryt-Stawiarska S., Nowakowski A., Poloński L., Zembala M., 2012. An introduction to computational fluid dynamics based on numerical simulation of pulsatile flow in the left coronary artery. Kardiochir. Torakochir. Polska, 9, nr 3, 366-374. DOI: 10.5114/kitp.2012.30851
26. Wilkinson W.L., 1963. Ciecze nienewtonowskie. WNT, Warszawa
27. Xie X., Wang Y., Zhou H., 2013. Impact of coronary tortuosity on the coronary blood flow: A 3D computational study. J. Biomech., 46, 1833-1841 DOI: 10.1016/j.jbiomech.2013.05.005

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-69e7820f-40cc-45d2-add3-fafd48563eeb