Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of atherosclerosis on anisotropy and incompressibility of the human thoracic aortic wall

Kozun Marta, Chwilkowska Agnieszka, Pezowicz Celina, Kobielarz Magdalena

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2021

|

Vol. 41, no. 1

15--27

EN

In this study, we analysed the influence of atherosclerosis on the anisotropic and incompressible behaviour of the human thoracic aortic wall under mechanical loads. The mechanical tests involved preparations of the human thoracic aortic wall, which were evaluated based on the six-stage histological classification of atherosclerosis proposed by Stary. Anisotropy was evaluated on the basis of directional tests of mechanical properties, which were determined based on a uniaxial tensile test conducted in two directions, i.e. longitudinal and circumferential. The evaluation of incompressibility was carried out based on the product of the stretch ratios obtained in the x–y and y–z planes and on the basis of Poisson's ratio. The results presented in this study indicate that the blood vessel wall is an anisotropic material only in the case of normal vessels and in early atherosclerotic lesions. Atherosclerosis progression causes a gradual loss of the anisotropic character of the work of the thoracic aortic wall in moderate and very advanced stages of atherosclerosis under mechanical loads. The results show that the wall of the thoracic aorta is an incompressible material. Development of atherosclerosis does not cause a loss of incompressibility of the thoracic aorta. This study is the only one so far that presents changes in the mechanical properties at all stages of atherosclerotic development. A large number of preparations were included in the study, which is important for the results obtained due to the multi-factorial etiology of atherosclerosis development.

2

Impact of coronary tortuosity on the artery hemodynamics

Buradi Abdulrajak, Mahalingam Arun

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2020

|

Vol. 40, no. 1

126--147

EN

The presence of tortuosity in coronary artery (CA) affects the local wall shear stress (WSS) which is an influencing hemodynamic descriptor (HD) for the development of atherosclerotic sites. To conduct a morphological parametric study in coronary arteries (CAs), several idealized tortuous artery models were obtained by varying three morphological indices namely, curvature radius (CR), distance between two bends (DBB) and the angle of bend (AoB). Computational fluid dynamics methodology with multiphase mixture theory is used to explore the effect of coronary tortuosity on various WSS based hemodynamic descriptors (HDs) namely, time-averaged WSS, oscillatory shear index, time-averaged WSS gradient, endothelial cell activation potential and the relative residence time that are used to determine the vulnerable locations for the onset of thrombosis and atherosclerosis. Our findings suggest that all the tortuosity morphological indices, CR, DBB and AoB have significant influence on the distributions of various HDs and hemodynamics. It is also observed that atherosclerosis prone sites were witnessed at the inner artery wall at downstream regions of the bend section 1 and bend section 2 in all the tortuous artery models studied and found to increase as the CR and DBB were reduced however, found to increase as the AoB is increased. Hence, severe coronary tortuosity in CAs with small CR, small DBB and higher AoB may have lower WSS zones at inner bend sections which promote atherosclerosis plaque progression. The analysis obtained from this multiphase blood flow study can be employed potentially in the clinical assessment on the severity of atherosclerosis lesions as well as in understanding the underlying mechanisms of localization and formation of atherosclerotic plaques.

3

Zastosowanie metod spektrometrii mas z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej w badaniach składu pierwiastkowego próbek klinicznych na przykładzie charakterystyki zmian miażdżycowych

Jagielska Agata, Wagner Barbara, Ruszczyńska Anna, Gawor Andrzej, Bulska Ewa, Jakuczun Wawrzyniec, Szostek Małgorzata, Ziemińska Elżbieta, Toczyłowska Beata

Analityka : nauka i praktyka

|

2019

|

nr 1

36--42

4

MicroRNAs in atherosclerosis: altered expression and diagnostic potential

Bogucka-Kocka A., Zalewski D., Ruszel K., Kocki J.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 148

76

5

Antyoksydacyjne właściwości i przeciwmiażdżycowe działanie paraoksonazy 1

Kupczyk D., Karczmarska-Wódzka A., Studzińska R., Sikora J.

Wiadomości Chemiczne

|

2017

|

[Z] 71, 1-2

3--36

EN

This overview will discuss the Paraoxonase 1 (PON1) in arteriosclerosis diseases. Atherosclerosis is one of lifestyle diseases and affects greater number of people. Ischemic heart disease, acute coronary syndromes or stroke are the clinical symptoms of atherosclerosis and are the most common cause of morbidity especially in middle and old age people. In atherosclerosis, in the space between the endothelium and the muscular layer in the wall of a blood vessel, accumulates deposits consisting of macrophages, lipoprotein, low density foam cells and extracellular concentrations of cholesterol. In this way fatty streaks are formed which are early stage atherosclerotic lesions. With the passage of time they are joined by elements of fibrous connective tissue that undergo hypertrophy. They begin to surround primarily created the fireplace of inflammation and separate them from the rest of the blood vessel [1]. Further research if needed to better understanding the mechanisms related to atherosclerosis development and plaque instability because it may have important clinical implications for the identification of high-risk patients. The present review tries to summarize the current knowledge on the role of PON1 in the formation of atherosclerotic plaque is the goal of current research [2].

6

The intima with early atherosclerotic lesions is load-bearing component of human thoracic aorta

Kobielarz M., Kozuń M., Kuzan A., Maksymowicz K., Witkiewicz W., Pezowicz C.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2017

|

Vol. 37, no. 1

35--43

EN

The aim of the study was to evaluate the mechanical properties of the adventitia, media, and especially intima of the human thoracic aortic wall in the early stages of atherosclerosis (stage I to III according to the Stary's classification). Histological and immunohistochemical techniques were used to evaluate the severity of atherosclerosis and the correctness of separation of the respective layers. Circumferential specimens of the adventitia, media, and intima (n = 193) were prepared from 27 arteries. The mechanical properties, i.e. the ultimate tensile strength, the maximum strain, and the maximum tangential elastic moduli, were determined in uniaxial tensile test and presented as a median (Me). The tensile strength of the intima (Me = 105 kPa) is comparable to the media (Me = 123 kPa) and lower than for the adventitia (Me = 808.5 kPa). The intima also undergoes the lowest maximum strain (Me = 0.008), and its elastic modulus (Me = 11510 kPa) is significantly higher compared to the media (Me = 5280 kPa). Therefore, presented results indicate that even in the early stages of atherosclerotic development the intima takes part in the process of mechanical loads bearing.

7

The study of the influence of micro-environmental signals on macrophage differentiation using a quantitative Petri net based model

Rżosińska K., Formanowicz D., Formanowicz P.

Archives of Control Sciences

|

2017

|

Vol. 27, no. 2

331--349

EN

The complexity of many biological processes, which, thanks to the development of many fields of science, becomes for us more and more obvious, makes these processes extremely interesting for further analysis. In this paper a quantitative model of the process of macrophage differentiation, which is essential for many phenomena occurring in the human body, is proposed and analyzed. The model is expressed in the language of Petri net theory on the basis of one of the three hypotheses concerning macrophage differentiation existing in the literature. The performed analysis allowed to find an importance of individual factors in the studied phenomenon.

8

The effect of cigarette smoking on endothelial damage and atherosclerosis development – modeled and analyzed using Petri nets

Chmielewska K., Formanowicz D., Formanowicz P.

Archives of Control Sciences

|

2017

|

Vol. 27, no. 2

211--228

EN

Atherosclerosis as one of the crucial causes of cardiovascular diseases (CVD) is the leading reason of death worldwide. One of the contributing factors to this phenomenon is endothelial dysfunction, which is associated with the impact of various agents and their interactions. Tobacco smoke is one of the well known factors here. For better understanding of its significance a model of its impact on atherosclerotic plaque formation has been proposed. The model contains selected aspects of the influence of tobacco smoke, dual function of nitric oxide (NO) (influence of various mechanisms on NO bioavailability), oxidative stress which promotes low density lipoproteins oxidation, macrophages significance and other mechanisms leading to an aggravation of the endothelial disturbances. The model has been built using Petri nets theory and the analysis has been based on t-invariants. This approach allowed to confirm the important role of inflammation and oxidative stress in atherosclerosis development and moreover it has shown the considerable influence of the cigarette smoke.

9

A computational evaluation of sedentary lifestyle effects on carotid hemodynamics and atherosclerotic events incidence

Caruso M. V., Serra R., Perri P., Buffone G., Calio F. G., Franciscis S., Fragomeni G.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2017

|

Vol. 19, no. 3

43--52

EN

Purpose: Hemodynamics has a key role in the atheropathogenesis. Indeed, atherosclerotic phenomena occur in vessels characterized by complex geometry and flow pattern, like the carotid bifurcation. Moreover, the lifestyle is a significant risk factor. The aim of this study is to evaluate the hemodynamic effects due to two sedentary lifestyles -sitting and standing positions- in the carotid bifurcation in order to identify the worst condition and to investigate the atherosclerosis incidence. Methods: The computational fluid dynamics (CFD) was chosen to carry out the analysis, in which in-vivo non-invasive measurements were used as boundary conditions. Furthermore, to compare the two conditions, one patient-specific 3D model of a carotid bifurcation was reconstructed starting from computer tomography. Different mechanical indicators, correlated with atherosclerosis incidence, were calculated in addition to flow pattern and pressure distribution: the time average wall shear stress (TAWSS), the oscillatory shear index (OSI) and the relative residence time (RRT). Results: The results have highlighted that the bulb and the external carotid artery emergence are the most probable regions in which atherosclerotic events could happen. Indeed, low velocity and WSS values, high OSI and, as a consequence, areas with chaotic-swirling flow, with stasis (high RRT), occur. Moreover, the sitting position is the worst condition: considering a cardiac cycle, TAWSS is less than 17.2% and OSI and RRT are greater than 17.5% and 21.2%, respectively. Conclusions: This study suggests that if a person spends much time in the sitting position, a high risk of plaque formation and, consequently, of stenosis could happen.

10

Delamination properties of the human thoracic arterial wall with early stage of atherosclerosis lesions

Kozuń M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 1

229--238

EN

The aim of this work is to determine mechanical properties of interfaces between layers of the human thoracic aortic wall with early stages of atherosclerosis lesions. Circumferential (n = 48) and axial (n = 15) specimens have been prepared and the mechanical properties of the interfaces between the layers have been determined on the basis of the peeling test. The results show that the mechanical and dissection properties of the interfaces between the layers depend on the direction of the tests. The results confirm that the early stage of atherosclerosis does not affect the mechanical parameters of the layer interfaces and does not affect resistance of the vessel wall to delamination.

11

Estimation of radial artery reactive response using high frequency ultrasound

Nowicki A., Secomski W., Trawiński Z., Lewandowski M., Trots I., Szubielski M., Olszewski R.

Hydroacoustics

|

2016

|

Vol. 19

297--306

EN

Background: There is a growing interest in the application of non-invasive clinical tools allowing one to assess the endothelial function, preceding atherosclerosis. The precision in estimating of the artery Flow Mediated Vasodilation (FMD) using standard 10-12 MHz linear array probes does not exceed 0.2 mm, far beyond that required. Methods: We have introduced a wide-band, high frequency 25-30 MHz, Golay encoded wobbling type imaging to measure dilation of the radial artery instead of the brachial one. 18 young volunteers, and 4 volunteers with cardiac events history, were examined. In the second approach 20 MHz linear scanning combined with 20 MHz pulsed Doppler attached to the linear array was used. The radial artery FMD was normalized using shear rate at the radial artery wall. Results and Conclusions: For the “healthy” group, the FMD resulting from reactive hyperemia response was over 20%; while in the “atherosclerotic” group, the FMD was at least twice as small, not exceeding 10%. The shear rate (SR) normalized FMDSR was in the range from 7.8 to 9.9 in arbitrary units, while in patients with minor cardiac history FMDSR was clearly lower, 6.8 to 7.6. The normalized FMDSR of radial artery RARR can be an alternative to the brachial FMD where the precision of measurements is lower and the diameter dilation does not exceed 7-10%.

12

LC—MS/MS method for quantification of atorvastatin, o-hydroxyatorvastatin, p-hydroxyatorvastatin, and atorvastatin lactone in rat plasma

Crevar-Sakač M., Vujić Z., Vujčić Z., Marković B., Vasiljević D.

Acta Chromatographica

|

2016

|

Vol. 28, no. 3

281--298

EN

A simple and sensitive liquid chromatography—tandem mass spectrometry method was developed for the quantification of atorvastatin, ortho-hydroxyatorvastatin, para-hydroxyatorvastatin, and atorvastatin lactone in rat plasma. Solid-phase extraction was used for preparation of samples. Rosuvastatin was chosen as an internal standard. Chromatographic separation was achieved on ZORBAX Eclipse C18 Analytical, 4.6 × 100 mm (3.5 μm) column with a gradient mobile phase composed of acetonitrile and 0.1% acetic acid, at a flow rate of 400 μL min−1. The column was kept at constant temperature (25 °C), and autosampler tray temperature was set at 4 °C. The following selected reaction monitoring (SRM) transitions were selected: (m/z, Q1 → Q3, collision energy) atorvastatin (559.47 → 440.03, 22 eV), atorvastatin lactone (541.36 → 448.02, 19 eV), ortho-ohydroxyatorvastatin (575.20 → 440.18, 20 eV), para-hydroxyatorvastatin (575.54 → 440.18, 20 eV), and rosuvastatin (482.25 with selected combination of two fragments 257.77, 31 eV, and 299.81, 35 eV) in positive ion mode. The method was validated over a concentration range of 0.5–20 ng mL−1 for ortho-hydroxyatorvastatin and para-hydroxyatorvastatin and 0.1–20 ng mL−1 for atorvastatin and atorvastatin lactone with excellent linearity (r2 ≥ 0.99). This method demonstrated acceptable precision and accuracy at four quality control concentration levels. The detection limits were 0.1 and 0.13 ng mL−1 for orth-ohydroxyatorvastatin and para-hydroxyatorvastatin, respectively, and 0.05 ng mL−1 for atorvastatin and atorvastatin lactone. All analytes were found to be stable at examined conditions. Validated method was applied for determination of atorvastatin and its metabolites in plasma of experimental animals.

13

Biomateriały wykorzystywane do produkcji stentów − nadzieje i ograniczenia

Andryszczyk M.

Postępy w Inżynierii Mechanicznej

|

2015

|

nr 5(3)

5--11

PL

Choroby układu naczyniowo-sercowego wysuwają się na czołowe miejsce w statystyce zgonów w naszym stuleciu. Obecnie w Polsce choroba nie-dokrwienna serca dotyczy prawie miliona mieszkańców, a rocznie z jej powodu umiera około 90 000 ludzi. Jedną z najczęściej stosowanych metod leczenia jest angioplastyka naczyń wieńcowych za pomocą stentów. Mimo istnienia na rynku wielu rodzajów stentów nadal występuje konieczność szukania nowych technolo-gii i materiałów zapewniających lepsze własności mechaniczne, fizykochemiczne i biomedyczne stentów.

EN

Diseases of the cardiovascular system have a high position in the sta-tistics of deaths in our century. Now in Poland, ischemic heart disease affects al-most a million people and per year die of about 90,000. One of the most com-monly used treatment methods is the coronary angioplasty with the stents. Exi-stence many types of stents, but still need to look for new technologies and mate-rials to ensure better mechanical properties, physico-chemical and biomedical stents.

14

AORTA software system for evaluating individual predisposition to atherosclerosis on the basis of genetic and phenotypic markers

Karpenko A., Kharlamov V., Sobenin I.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2015

|

Vol. 11, no. 1

25--32

EN

This article deals with the AORTA software system providing support for research activities to find molecular basis for further assessment of individual predisposition to atherosclerosis. These studies are aimed at finding a relationship between somatic mutations of the mitochondrial genome in the aortic wall cells and the extent of atherosclerotic lesions of the aorta. A morphologist selects these areas on an aortic tissue sample and describes them, so that within each area, deviation of the quantitative indicator of atherosclerosis severity (phenotypic marker) from the area average should be sufficiently small. Next, the frequency and severity indicators of somatic mutations of the mitochondrial genome (genetic markers) are measured for each area and then entered into the AORTA system.

15

Numeryczna ocena cząstkowej rezerwy przepływu wieńcowego (FFR)

Mirota K., Wasilewski J., Poloński L.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 5

355--356

PL

Istnieje duża zgodność między zmierzoną wartością cząstkowej rezerwy przepływu wieńcowego (FFR) a stopniem istotności hemodynamicznej zmiany miażdżycowej. Poważnym ograniczeniem w upowszechnieniu zastosowań diagnostycznych FFR jest konieczność inwazyjnego pomiaru ciśnień. W niniejszej pracy przedstawiono alternatywną metodykę bazującą na numerycznych obliczeniach przepływu wieńcowego. Omówiono aspekty związane z segmentacją tętnic wieńcowych oraz wpływu właściwości reologicznych krwi na symulacje numeryczne.

EN

There is a good agreement between the invasive measurements of fractional flow reserve (FFR) and hemodynamic significance of the coronary artery stenosis. A major limitation of widespread applications of FFR is its invasive nature. In this paper authors present the methodology of non-invasive numerical FFR calculation. Some issues concerning the coronary artery segmentation and the influence of blood rheological properties on FFR simulation results are discussed.

16

Two-phase flow in a catheterized artery with atherosclerosis

Ledesma J. M., Riahi D. N., Roy R.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2013

|

Vol. 51 nr 2

409--418

EN

We consider the problem of blood flow in a catheterized artery and in the presence of atherosclerosis, which is chosen based on the available experimental data. The atherosclerosis is a condition where an artery wall thickens as a result of fatty materials such as cholesterol. The use of catheter is of immense importance as a standard tool for diagnosis and treatment in a patience whose artery is affected adversely by the presence of atherosclerosis within the artery. The blood flow in the arterial tube is represented by a two-phase model composing a suspension of erythrocytes (red cells) in plasma. The coupled differential equations for both fluid (plasma) and particles (red cells) are solved theoretically subjected to reasonable modeling and approximations. The important quantities such as plasma speed, velocity of red cells, blood pressure force, impedance (blood flow resistance) and the wall shear stress are computed for different values of the catheter size, axial location of atherosclerosis and the hematocrit due to the red cells-plasma combination of the blood flow system.

PL

W pracy omówiono problem przepływu krwi w tętnicy po zabiegu koronarografii w obecności zmian miażdżycowych, opierając się na osiągalnych danych z badań klinicznych. Miażdżycą nazywamy stan, w którym ściana tętnicy pogrubia się do wewnątrz wskutek odkładania się tłuszczy, głownie cholesterolu. W standardowej metodzie leczenia miażdżycy stosuje się zabieg koronarografii polegający na wprowadzeniu cewnika do upośledzonej tętnicy. W pracy opisano przepływ krwi w przekroju tętnicy za pomocą dwufazowego modelu odzwierciedlającego zawiesinę czerwonych ciałek krwi w osoczu. Sprzężone, różniczkowe równania przepływu płynu (osocza) i ruchu cząstek (czerwonych ciałek) rozwiązano analitycznie w stopniu akceptowalnie przybliżonym. Tak istotne wielkości, jak prędkość przepływu osocza, prędkość czerwonych ciałek, ciśnienie krwi, impedancja (opory przepływu) oraz naprężenia ścinające w ścianie tętnicy obliczono dla rożnych rozmiarów cewnika, osiowego rozkładu złogów miażdżycowych oraz hematokrytu wywołanego dwufazową kombinacją czerwone ciałka-osocze w badanym układzie krwionośnym.

17

Sprzężony kwas linolowy cis-9, trans-11 CLA a zmiany miażdżycowe

Janczy A.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2012

|

nr 73

5-15

PL

Choroby układu sercowo-naczyniowego ze względu na rozpowszechnienie i powikłania stanowią jeden z najpoważniejszych problemów zdrowotnych w naszym kraju. W 2. połowie XX wieku intensywnie wzrosła liczba badań, których zadaniem było wskazanie przyczyn i mechanizmów powstawania oraz zapobiegania miażdżycy. Celem pracy była ocena wpływu diety z dodatkiem izomeru cis-9, trans-11 sprzężonego kwasu linolowego (CLA) na redukcję masy ciała, cholesterolu ogółem i triacylogliceroli oraz na rozwój zmian miażdżycowych u różnych modeli zwierzęcych.

EN

Cardiovascular disease is a major cause of death in developed countries and most cardiovascular events are secondary to artherosclerosis. In the last 10 years increased the research groups, which have looked for a possible mechanism and the effect of the CLA isomers on artherosclerotic lesions levels, tested in animal models. The objective of this review was to evaluate the effect of supplementation of cis-9, trans-11 conjugated linoleic acid (CLA) on body mass, total cholesterol, triacyloglycerols and development of atherosclerosis in animal models.

18

A Petri net based model of oxidative stress in atherosclerosis

Formanowicz D., Kozak A., Formanowicz P.

Foundations of Computing and Decision Sciences

|

2012

|

Vol. 37, No. 2

59--78

EN

In this paper a Petri net based model of the process of oxidative stress in atherosclerosis is presented and analyzed. Model expressed in the language of Petri net theory have, on one hand, an intuitive graphical representation, and on the other hand their formal properties can be analyzed using rigorous mathematical methods. Moreover, the behavior of a net can be simulated what supports the process of model development and an interpretation of the results of the analysis. Both the analysis and the simulation can be supported by many freely available software tools. In the case of biological systems an analysis the t-invariants is especially important since they correspond to some elementary biological subprocesses. In this paper the results of such an analysis are presented. In particular, minimal t-invariants, MCT-sets and t-clusters are calculated, their biological meaning is determined and some biological conclusions are drawn.

19

The risk factors of non-communicable (civilization) diseases and their prevention

Stančiak J., Novotný J.

Journal of Ecology and Health

|

2011

|

R. 15, nr 5

247-253

EN

Non-communicable (civilization) diseases play a crucial role in nowadays hectic world, full of traps and surprises. They have become a world-wide problem. Civilization diseases are chronic and they make the quality of patients life to be worse. It can not be forgotten that this kind of diseases means also great social problem. Civilization diseases are the reason for many temporary and permanent disabilities. However, at the time when some signs of civilization disease appear probably it is too late to solve the problem - prevention is on the first place. At that time one or more organs and organ systems could be affected. Today on the first place there are cardiovascular diseases, but it is completely different situation to the year 1900. At that time infections and malnutrition were most common reason for death, especially when appearing in epidemy. Coronary (atherosclerotic) disease is the most frequent fatality cause in industrially developed countries. Men are more often afflicted than women with the ratio of 4:1, however, at the age up to forty, it is as high as 8:1, and at the age of seventy it is 1:1. The clinical manifestation occurs most frequently at the age of 50-60 years by men, and at the age of 60-70 years by women. Cardiovascular diseases represent more than 10% of all diseases all around the world also at the end of the twentieth century (at the break of the millenniums).Atherosclerosis is a complex pathological process that includes lipoprotein accumulation, its further modification, increased peroxidase stress, as well as inflammatory, angiogenetic and fibroproliferatory responses mixed with extracellular matrix and accumulation of lipids. A typical feature of atherosclerosis is endothelium dysfunction, which is often manifested as a reduced vasodilatory phenotype, contributing to the reduction of translucency of the vessels. Nursing is a scientific branch which integrates knowledge of other sciences dealing with the study of human beings, society and environment. The most characteristic feature of nursing is the complex approach towards man in order to preserve and support health, and in prevention and care of the sick. Nursing also plays a significant and irreplaceable role in prevention, therapy and dispensatory care of cardiovascular diseases.

PL

Choroby cywilizacyjne odgrywają kluczową rolę w codziennym zabieganym świecie, pełnym problemów i niespodzianek. Stały się one ogólnoświatowym problemem. Choroby cywilizacyjne są przewlekłe i prowadzą do pogarszania standardu życia osób na nie cierpiących. Nie bez znaczenia jest też fakt, iż choroby cywilizacyjne są dużym problemem społecznym. Choroby cywilizacyjne są powodem wielu tymczasowych i długotrwałych utrudnień. Na ogół gdy pojawiają się jakieś znamiona chorób cywilizacyjnych jest już prawdopodobnie za późno, aby je zwalczać. Kluczową zatem staje się ich profilaktyka. W tym czasie choroby te mogą już wywierać wpływ na jeden lub więcej narządów lub układów. Dzisiaj na pierwszym miejscu plasują się choroby układu sercowo-naczyniowego, jednak z zupełnie odmienną sytuacją mieliśmy do czynienia w roku 1900. Wówczas to infekcje i niedożywienie były najczęstszą przyczyną zgonów, zwłaszcza, kiedy osiągały rozmiar epidemii. Choroba wieńcowa jest najczęstszą przyczyną zgonów w krajach wysoko rozwiniętych przemysłowo. Mężczyźni są czterokrotnie bardziej narażeni niż kobiety. Około 40. roku życia stosunek ten wynosi 8:1 natomiast po 70. roku częstość występowania jest porównywalna. Objawy kliniczne pojawiają się u mężczyzn najczęściej w przedziale pomiędzy 50. a 60. rokiem, u kobiet natomiast pomiędzy 60. a 70. rokiem życia. Choroby układu sercowo-naczyniowego stanowią około 10% wszystkich schorzeń na całym świecie również na przełomie XX i XXI wieku. Miażdżyca jest złożonym patofizjologicznym procesem, na który składa się akumulowanie lipoprotein, w następstwie czego dochodzi do wzrostu aktywności peroksydazy. To z kolei prowadzi do występowania stanu zapalnego inicjując angiogenetyczną i fibroproliferacyjną reakcję w macierzy pozakomórkowej i akumulowanie lipidów. Typową cechą miażdżycy jest zaburzenie funkcji śródbłonka, która często przejawia się zespołem ograniczonej wazodilatacji, to z kolei prowadzi do zmniejszenia przepuszczalności ściany naczyń. Pielęgniarstwo jest specyficzną dziedziną nauki, która łączy naukę z wiedzą dotyczącą ludzi, społeczeństwa i środowiska. Najbardziej znamienitą cechą pielęgniarstwa jest złożone podejście do człowieka w celu ochrony jego zdrowia, także profilaktyki i opieki nad chorymi. Pielęgniarstwo pełni znaczącą i niezastąpioną rolę w profilaktyce i leczeniu chorób układu sercowo-naczyniowego.

20

Badania modelowe efektów reodynamicznych w rozgałęzieniach przewodów wzorowanych na układach biologicznych (problem stenozy)

Sławomirski M. R.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2010

|

Vol. 12, no. 1-4

237--251

PL

Rozgałęzienia naczyń krwionośnych występują powszechnie w organizmach ludzkich i zwierzęcych, zarówno w systemach naczyń tętniczych jak i żylnych. Obraz przepływu w obszarach bifurkacji oraz w ich sąsiedztwie daleki jest od regularnego profilu Poisseuille’a. W rozgałęzieniach istotną rolę odgrywają zjawiska w warstwie granicznej, a efekty typu oderwania i przepływu recyrkulacyjnego modyfikują w sposób istotny rozkłady prędkości, ciśnienia i wirowości. Z medycznego punktu widzenia obszary rozgałęzień są dość ‘wrażliwe’ ze względu na występujące w nich często zjawiska o istotnym znaczeniu klinicznym. W sąsiedztwie punktów bifurkacji zaobserwowano powstawanie i rozwój złogów atherosklerotycznych (tzw. atheromatic plaque) zbudowanych m.in. z lipoprotein niskiej gęstości (low density lipoproteins – LDL) pierwotnie zawartych w osoczu krwi. Istnieje w tej materii przekonująca dokumentacja medyczna w odniesieniu do naczyń wieńcowych i mózgowych, znane są też doniesienia dotyczące naczyń innych narządów, np. wątroby czy nerek. Ruch płynu w sąsiedztwie rozgałęzień ma charakter przepływu spowalniającego (ang. decelerating flow). Zachowanie się warstwy granicznej jest wówczas opisane nieliniowym równaniem różniczkowym III rzędu, które rozwiązać można zmodyfikowaną metodą strzałów (ang. schooting metod). Równanie to posiada w pewnych obszarach rozwiązania regularne, w innych występują rodziny konkurencyjnych rozwiązań, z których tylko niektóre posiadają sens fizykalny. Jako kryterium eliminacji rozwiązań ‘niefizykalnych’ przyjęto obraz rotacji prędkości. W sensie matematycznym oderwanie warstwy granicznej jest konsekwencją osobliwości opisujących jej zachowanie rozwiązań równań samopodobnych. Wyznaczone numerycznie obszary oderwania wykazują daleko idącą korelację z rejestrowanymi klinicznie strefami tworzenia się złogów atherosklerotycznych. Doprowadziło to autora do sformułownia wniosku, że tworzenie atheromy jest ściśle związane z uszkodzeniem endothelium (tj. specjalnej pojedynczej warstwy komórek wyścielającej wszystkie naczynia krwionośne organizmów ludzkich i zwierzęcych) w związku z nadmiarem wirowości w pobliżu ścianki, oderwaniem warstwy granicznej i rozwojem przepływu recyrkulacyjnego w podobszarze zmniejszonych prędkości w sąsiedztwie rozgałęzienia. Ponieważ wspomniane zjawiska reodynamiczne występują głównie we wstępnych odcinkach bocznych odgałęzień dużych tętnic, należy się tam spodziewać postępującej stenozy, tj. stopniowej redukcji światła naczyń, co klinicznie przejawia się w postaci niedokrwistości narządowej, a nawet zawałów, w szczególności w odniesieniu do pacjentów z grup wysokiego ryzyka dla których charakterystyczne są wysoki poziom LDL, nadciśnienie tętnicze oraz palenie tytoniu.

EN

Branch points of vessels constituting circulatory system are encountered commonly in human and animal organisms. The flow paterns in bifurcation zones and in their vicinity differ significantly from the regular Poisseuille motion. In branch zones boundary layer effects as separation and recirculating flow are crucial, and they modify significantly the distribution of velocity, pressure and vorticity. From the medical point of view branch zones are ‘sensitive’ owing to significant clinical phenomena. In the bifurcation zones and in their vicinity the infiltration of low density lipoproteins (LDL) under the endothelial layer, and the development of the atheromatic plaque have often been observed. There are many reports about clinical observations concerning this matter, especially those referring to renal and celebral arteries. Fluid motion in the branch zones is represented by decelerating flow. The behaviour of the boundary layer is then described by non-linear differential equation which may be solved by means of the modified schooting metod. In the certain zone the equation posesses the regular solution; in another zone there exist families of concurrent solutions, and only rare of them are physically acceptable. The distribution of vorticity has been applied as the final criterion of acceptability of solutions. From the mathematical standpoint the separation of the boundary layer is implied by singularities of self-similar solutions of differential equations describing fluid motion. The separation zones determined as the result of numerical simulations are co-related with the location of atherosclerotic plaques. Consequently the author has formulated the thesis according to which the formulation and dvelopment of atherosclerotic phenomena is related to the damage of endothelial cells and implied by the separation of boundary layer, surplus of vorticity, and recirculating flows in deceleration flow zones in the vicinty of bifurcations. The rheodynamic phenomena mentioned here are observed near the inlet of secordary arteries, and consequently, the stenosis in those zones may be deveoped, especially for the patients of high risk group (high LDL level in blood, blood overpressure, smoking).