Numerical Analysis of an Influence of a Vertebral Arteries Joint Angle Change on Blood Flow

• Autorzy: Jozwik K. , Obidowski D. , Pogorzelski M.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna wpływu zmiany kąta połączenia tętnic kręgowych na przepływ krwi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Cerebral circulation can be regarded as the most important element of blood circulation. Total ischemia of neurotic cells, lasting longer than a few minutes, is irreversible in its consequences and results in their death. Due to that fact, blood must constantly be delivered to this region of human body. The primary system of brain blood supply consists of independent systems of two carotid and vertebral arteries. Vertebral arteries join into a basilar artery. This joint has a specific character as only 2% of all nodes are vessel joints. Moreover, due to its spatial shape, various diameters of inner vessels, various lengths as well as various joint angles, becomes an area of interesting research. Because of a lack of opportunity in direct diagnosis of this area, numerical experiments on average combinations of geometric models have been carried out. To carry out these investigations two 3D models of artery system differing in the value of a joint angle of vertebral arteries and basilar artery, starting with the aortic ostium and finishing with the basilar artery have been generated. At the inlet to the system three different velocities of the liquid modeling blood have been applied one by one. The results of the simulation indicate the way the joint angle and velocity change at the inlet influences the character and velocity of the flow in the area under analysis. Also, they clearly show which angle would be better from the view point of the flow haemodynamics.

PL

Krążenie mózgowe można uznać za najważniejszy element krążenia krwi. Całkowite niedokrwienie komórek nerwowych trwające dłużej niż kilka minut jest nieodwracalne w skutkach i powoduje ich obumieranie. W związku z tym, krew musi być nieustannie dostarczana do tego regionu ludzkiego ciała. W skład głównego systemu zasilania mózgu w krew wchodzą niezależne układy dwóch tętnic szyjnych oraz kręgowych. Tętnice kręgowe łączą się tworząc tętnicę podstawną. Zespolenie ma osobliwy charakter, gdyż tylko 2% wszystkich węzłów naczyniowych stanowią połączenia naczyń. Ponadto, ze względu na przestrzenny kształt, różne średnice wewnętrzne i różne ich długości jak również różne kąty zespolenia stanowi ono interesujący obszar badań. Ze względu na brak bezpośredniej możliwości diagnostyki tego obszaru, przeprowadzono badania numeryczne na uśrednionych wariantach geometrycznych modelu. Do ich przeprowadzenia zostały wygenenrowane dwa modele 3D układu tętnic, różniących się wartością kąta zespolenia tętnic kręgowych w tętnicę podstawną, począwszy od aorty, kończąc na tętnicy podstawnej. Na wlocie do układu zadawane były kolejno trzy różne prędkości płynącego czynnika modulującego krew. Uzyskane wyniki symulacji pokazały jak zmiana kąta zespolenia i prędkości na wlocie wpływa na charakter i prędkość przepływu w badanym rejonie, który kąt byłby lepszy ze względu na hemodynamikę przypływu.

Słowa kluczowe

EN

vertebral arteries; blood flow; computational fluid dynamics CFD; human vascular system

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 72--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Jozwik K.

autor

Obidowski D.

autor

Pogorzelski M.

• Medical Apparatus Division, Institute of Turbomachinery, Technical University of Lodz, Lodz , Poland,

Bibliografia

• 1.   Ansys CFX reference book 2007.
• 2.   Berguer, R., Kieffer, E., Surgery of the Arteries to the Head. Springer- Verlag, New York, 1992.
• 3.   Bochenek, A., Reicher, M., Anatomia człowieka, tom III, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, wyd. V, Warszawa, 1974 (in Polish).
• 4.   Boyajian, R., A., Otis, S., M., The Relative Contributions of the Anterior and Posterior Circulations to Global Cerebral Blood Flow, Stroke 31, 2000, 1194.
• 5.   Cieślicki, K., Hydrodynamiczne uwarunkowania krążenia mózgowego,   Akademicka   Oficyna  Wydawnicza  EXIT, Warszawa, 2001 (in Polish).
• 6.   Dorobisz, A., Leczenie niewydolności tętniczej kregowo-podstawnej, Pol. Przegl. Chir., 67, 1995, 462 (in Polish).
• 7.   Fung, Y., C., Biomechanics, Circulation, Springer-Verlag, 1997.
• 8.   Johnson, B., M., Johnson, P., R., Corney, S., Kilpatrick, D., Non-Newtonian Blood Flow in Human Right Coronary Arteries, Steady State Simulations, J. Biomechanics, 37, 2004, 709-720.
• 9.   Konturek, S., Fizjologia człowieka, tom II Układ krążenia, WUJ, Kraków, 2001 (in Polish).
• 10.  Kowalewski, T., Blood Flow Modelling and Diagnostics, Advanced Course and Workshop, Warszawa, 2005.
• 11.  Kopf-Maier,    P.,     Wolfa    Heideggera-Atlas    anatomii człowieka - tom 2, PZWL, Warszawa, 2000 (in Polish).
• 12.  Obidowski, D., Symulacja przepływu krwi przez tętnice kręgowe człowieka, PhD thesis, Technical University of Lodz, Lodz, 2007 (in Polish).
• 13.  Seidel, E., Eicke, B.,M., Tettenborn, B., References Values for Vertebral Artery Flow Volume by Duplex Sonography in Young and Elderly Adults, Stroke, 30, 1999, 2692.
• 14.  Traczyk, W., Trzebski, A., Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, PZWL, Warszawa, 2001 (in Polish).