Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Primary stenosis progression versus secondary stenosis formation in the left coronary bifurcation: A mechanical point of view

Jahromi Reza, Pakravan Hossein Ali, Saidi Mohammad Said, Firoozabadi Bahar

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2019

|

Vol. 39, no. 1

188--198

EN

Biomechanical forces and hemodynamic factors influence the blood flow and the endothelial cells (ECs) morphology. These factors behave differently beyond the coronary artery stenosis. In the present study, unsteady blood flow in the left coronary artery (LCA) and its atherosclerotic bifurcating vessels, left anterior descending (LAD) and left circumflex (LCX) arteries, were numerically simulated to investigate the risk of plaque length development and secondary plaque formation in the post-stenotic areas. Using fluid–structure interaction (FSI) model, compliance of arterial wall and vessel curvature variations due to cardiac motion were considered. The arteries included plaques at the beginning of the bifurcation. Stenosis degree varied from 40% to 70% based on diameter reduction. Healthy coronary artery was also reconstructed to compare with the atherosclerotic arteries. Circumferential and longitudinal strains of ECs as well as wall shear stress (WSS) were computed in different locations downstream of the stenosis. It was concluded that the most critical regions experiencing low circumferential strain and low WSS were located proximal to the plaque throat, and the effects of these parameters intensified by stenosis degree. The results proposed that primary plaque length progression is more probable than secondary plaque formation distal to the stenosis when the stenosis degree increases.

2

Fluid-Structure Interaction Modeling of Aortic Valve Stenosis at Different Heart Rates

Bahraseman H. G., Languri E. M., Yahyapourjalaly N., Espino D. M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2016

|

Vol. 18, no. 3

11--20

EN

Purpose: This paper proposes a model to measure the cardiac output and stroke volume at different aortic stenosis severities using a fluid–structure interaction (FSI) simulation at rest and during exercise. Methods: The geometry of the aortic valve is generated using echocardiographic imaging. An Arbitrary Lagrangian–Eulerian mesh was generated in order to perform the FSI simulations. Pressure loads on ventricular and aortic sides were applied as boundary conditions. Results: FSI modeling results for the increment rate of cardiac output and stroke volume to heart rate, were about 58.6% and –14%, respectively, at each different stenosis severity. The mean gradient of curves of cardiac output and stroke volume to stenosis severity were reduced by 57% and 48%, respectively, when stenosis severity varied from healthy to critical stenosis. Conclusions: Results of this paper confirm the promising potential of computational modeling capabilities for clinical diagnosis and measurements to predict stenosed aortic valve parameters including cardiac output and stroke volume at different heart rates.

3

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).

4

Badania numeryczne wpływu stenozy w tętnicach kręgowych na przepływ w tętnicy podstawnej

Jóźwik K., Obidowski D., Kłosiński P.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2008

|

nr 134

17-25

PL

Transport krwi do mózgu odbywa się poprzez tętnice szyjne oraz tętnice kręgowe. W wyniku połączenia się tętnic kręgowych powstaje tętnica podstawna. Za pomocą obrazowania TK stworzone zostały modele geometryczne odwzorowywujące układ tych tętnic dla badanych przypadków. Metody numeryczne umożliwiają odwzorowanie przepływów krwi w wygenerowanych modelach. Na podstawie wyników wykonanych obliczeń i symulacji zidentyfikowano wpływ zmian miażdżycowych na charakterystyczne parametry przepływu.

EN

Blood transportation to the brain takes place through carotid arteries and vertebral arteries. As a result of the natural junction of vertebral arteries a basilar artery is created. A computer tomography could be used to make images of these arteries for the investigated cases and then to generate their geometrical models. Numerical methods allow one to represent blood flows in the generated models. On the basis of the results of conducted calculations and simulations, an influence of atherosclerotic changes on characteristic flow parameters has been identified.