شبیه‌سازی عددی تاثیر تغییر فشار ناشی از فروپاشی حباب بر لخته خون درون شریان ریوی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ ارشد، آزمایشگاه پژوهشی توربولانس و دینامیک سیالات محاسباتی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قـم، قم، ایران

2 دانشیار، آزمایشگاه پژوهشی توربولانس و دینامیک سیالات محاسباتی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قـم، قم، ایران

3 دانشیار، پژوهشکده سامانه‌های فضانوردی، پژوهشگاه هوا فضا، ایران

چکیده

شبیه‌سازی اثرات لخته موجود در شریان مهمی همچون شریان ریوی توسط روش دینامیک سیالات محاسباتی کمک بسیاری به پیش‌بینی فرآیند تخریب و حل‌کردن لخته خون می‌کند. تعیین مقدار فشار مناسب و تنش واردشده به لخته که باعث تخریب لخته و حرکت آن درون جریان خون شریان ریوی می‌شود، اثر قابل توجهی در درمان حل‌کردن لخته توسط امواج اولتراسوند دارد. در این پژوهش به منظور تعیین مدل سیال غیرنیوتنی از مدل کارئو استفاده شد. در مدل سیال غیرنیوتنی افزایش 09/0درصدی برای تنش برشی و کاهش7-10×4درصدی برای نیروی پسای وارد شده به لخته نسبت به مدل نیوتنی مشاهده شد. همچنین بیشینه تنش بدست‌آمده بر روی لخته که ناشی از اعمال پالس فشار ورودی به شریان و فروپاشی حباب است 37546 پاسکال و در لحظه 7-10×15/9 ثانیه می‌باشد. لذا این مقدار از تنش برشی وارد بر لخته از مقدار مقاومت نهایی آن بیشتر است، در نتیجه لخته تغییرشکل داده و متلاشی خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Hendley SA, Paul JD, Maxwell AD, Haworth KJ, Holland CK, Bader KB., Clot Degradation Under the Action of Histotripsy Bubble Activity and a Lytic Drug. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 2021;68:2942-2952.
  • Talayero, Carlos, Romero, Gregorio, Pearce, Gillian, and Wong, Julian, Numerical modelling of blood clot extraction by aspiration thrombectomy. Evaluation of aspiration catheter geometry. Journal of Biomechanics. 2019;94:193-201.
  • Vahidi, Bahman, Fatouraee, Nasser, Large deforming buoyant embolus passing through a stenotic common carotid artery: A computational simulation. Journal of Biomechanics. 2012;45:1312-1322.
  • Bajd, Franci, Vidmar, Jernej, Blinc, Ales and Sersa, Igor, Analysis of blood clot degradation fragment sizes in relation to plasma flow velocity. General Physiology and Biophysics. 2012;31:237–245.
  • Sersa, Igor, Tratar, Gregor and Blinc, Ales, Blood Clot Dissolution Dynamics Simulation during Thrombolytic Therapy. Journal of Chemical Information and Modeling. 2005;45:1686-1690.
  • Kadri, Olufemi Emmanuel, Chandran, Vishnu Deep, Surblyte, Migle and Voronov, Roman S., In vivo measurement of blood clot mechanics from computational fluid dynamics based on intravital microscopy images. Computers in Biology and Medicine. 2019;106:1-11.
  • Bajd, Franci, Sersa, Igor, Mathematical Modeling of Blood Clot Fragmentation During Flow-Mediated Thrombolysis. Biophysical Journal. 2013;104:1181–1190.
  • Piebalgs, Andris, Yun Xu, X., Towards a multi-physics modelling framework for thrombolysis under the influence of blood flow. Journal of the Royal Society Interface. 2015;12:1-10.
  • Jeong, Woo WON, Jang, An Sik, and Rhee, Kyehan, Whole blood clot dissolution: in vitro study on the effects of permeation pressure. Engineering in Medicine:SAGE Journals. 2007;221:357-363.
  • Ucar, Elif Yilmazel, Update on Thrombolytic Therapy in Acute Pulmonary Thromboembolism. Eurasian Journal of Medicine. 2019;51:186-190.
  • Mehdi Jahangiri, Mohsen Saghafian and Mahmood Reza Sadeghi, Effect of six non-Newtonian viscosity models on hemodynamic parameters of pulsatile blood flow in stenosed artery. Journal of Computational and Applied Research in Mechanical Engineering. 2018;7:199-207.
  • Barbara M. Johnston, Peter R. Johnston, Stuart Corney, David Kilpatrick, Non Newtonian blood flow in human right coronary arteries: Transient simulations. Journal of Biomechanics. 2006;39:1116-1128.
  • Amornsamankul, S., Wiwatanapataphee, B., Wu, Y., Lenbury, Y., Effect of non-Newtonian behaviour of blood on pulsatile flows in stenotic arteries. World Academy of Science, Engineering and Technology. 2007;1:787-791.
  • Fereidoonnezhad B, Dwivedi A, Johnson S, McCarthy R, McGarry P, Blood clot fracture properties are dependent on red blood cell and fibrin content. Acta Biomater. 2021;127:213-228.
  • Casa LD, Deaton DH, Ku DN., Role of high shear rate in thrombosis. J Vasc Surg. 2015;61:1068-1080.
  • Ho YJ, Huang CC, Fan CH, Liu HL, Yeh CK., Ultrasonic technologies in imaging and drug delivery. Cell Mol Life Sci. 2021;78:6119-6141.
  • Stavropoulos-Vasilakis, E., Immersed boundary method for cavitating and biological flows, Doctoral thesis, University of London, 2020.
  • Bollen V, Hendley SA, Paul JD, Maxwell AD, Haworth KJ, Holland CK, Bader KB., In Vitro Thrombolytic Efficacy of Single- and Five-Cycle Histotripsy Pulses and rt-PA.Ultrasound Med Biol. 2021;46:336-349.
  • Gong, Li, Alex R. Wright, Kullervo Hynynen and David E. Goertz, Histotripsy of blood clots within a hollow cylindrical transducer for aspiration thrombectomy applications. Medical Physics. 2024:1-33.
  • Yang S, Zemzemi C, Escudero DS, Vela DC, Haworth KJ, Holland CK., Histotripsy and Catheter-Directed Lytic: Efficacy in Highly Retracted Porcine Clots In Vitro. Ultrasound Med Biol. 2024;50:1167-1177.
  • Najafi, R. KamaliMoghadam, M. Azadegan, N. SahranavardFard and M. Mohammadi, Ultrasound Bubble Control for Blood Clot Deformation in a Vessel Connected to a Pulmonary Artery. American Control Conference. 2021:1464-1469.
  • Bajd F, Serša I. A concept of thrombolysis as a corrosion-erosion process verified by optical microscopy. Microcirculation. 2012;19:632-641.
  • Bajd F, Vidmar J, Blinc A, Sersa I. Microscopic clot fragment evidence of biochemo-mechanical degradation effects in thrombolysis. Thromb Res. 2010;126:137-143.
  • Noreen Sher Akbar, S. Nadeem, Carreau fluid model for blood flow through a tapered artery with a stenosis. Ain Shams Engineering Journal. 2014;5:1307-1316.
  • Cho YI, Kensey KR., Effects of the non-Newtonian viscosity of blood on flows in a diseased arterial vessel. Part 1: Steady flows. Biorheology. 1991;28:241-262.
  • پروفسور س. و پاتانکار.، انتقال حرارت و حرکت سیالات. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، 1390.
  • Nahirnyak VM, Yoon SW, Holland CK., Acousto-mechanical and thermal properties of clotted blood. J Acoust Soc Am. 2006;119:3766-3772.
  • Nabilah Ibrahim, Nur Shazilah Abd Aziz, Abreeza Noorlina Abd Manap, Vein mechanism simulation study for deep vein thrombosis early diagnosis using cfd. Journal of Physics: Conf. Series 822. 2017:1-6.
  • Krasokha, N., Theisen, W., Reese, S., Mordasini, P., Brekenfeld, C., Gralla, J., Slotboom, J., Schrott, G. and Monstadt, H., Mechanical properties of blood clots – a new test method. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2010;41:1019-1024.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار