مطالعه اجزاء محدود تأثیر پارامترهای هندسی آنوریسم رگ کرونری قلب بر تنش مکانیکی وارد بر دیواره آنوریسم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

علی‎رغم وجود گزارش‎های متعدد از بروز آنوریسم در رگ کرونری قلب، مطالعه ابعاد مختلف این عارضه کمتر مورد توجه قرار گرفته و مطالعه عارضه آنوریسم عمدتاً معطوف به سرخرگ شکمی گردیده است. بنابراین با توجه به خطر بالقوه پارگی آنوریسم رگ کرونری در اثر تنش‎های مکانیکی و عوارض جبران‎ناپذیر ناشی از آن، در این مقاله تأثیر پارامترهای هندسی آنوریسم مانند شعاع، طول و تقارن بر تنش وارد بر دیواره آنوریسم مورد تحقیق قرار گرفته است. به این منظور با بکارگیری شبیه‎سازی برهمکنش سیال-سازه در چارچوب روش اجزاء محدود، تنش وان میزز ناشی از جریان ضربانی خون در دیواره آنوریسم محاسبه گردیده است. دقت مدل توسعه یافته با مقایسه نتایج حاصل برای یک مسأله محک با نتایج مراجع معتبر موجود ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان دادند تأثیر اندازه شعاعی آنوریسم بر تنش وارده بر دیواره آنوریسم بسیار بیشتر از تأثیر اندازه طولی آن است.  ضمن اینکه افزایش شعاع آنوریسم یا کاهش طول آن سبب افزایش تنش بوجود آمده در دیواره می‎شود. عدم تقارن در شکل آنوریسم نیز افزایش تنش را به دنبال خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


[1]           Crawford C.M., Hurtgen-Grace K., Talarico E., and Marley J., Abdominal aortic aneurysm: an illustrated narrative review, Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics, Vol. 26, No. 3, pp. 184–195, 2003.
[2]           Wardlaw J.M. and White P.M., The detection and management of unruptured intracranial aneurysms, Brain: A Journal of Neurology, Vol. 123 ( Pt 2), pp. 205–221, 2000.
[3]           Kleinstreuer C., Li Z., and Farber M.A., Fluid-structure interaction analyses of stented abdominal aortic aneurysms, Annual Review of Biomedical Engineering, Vol. 9, pp. 169–204, 2007.
[4]           Kondo T., Takahashi M., Nakagawa K., et al., Rupture of massive coronary artery aneurysm resulting in cardiac tamponade, Legal Medicine (Tokyo, Japan), Vol. 17, No. 5, pp. 388–390, 2015.
[5]           Venkatasubramaniam A.K., Fagan M.J., Mehta T., et al., A comparative study of aortic wall stress using finite element analysis for ruptured and non-ruptured abdominal aortic aneurysms, European Journal of Vascular and Endovascular Surgery: The Official Journal of the European Society for Vascular Surgery, Vol. 28, No. 2, pp. 168–176, 2004.
[6]           Fraser K.H., Li M.-X., Lee W.T., Easson W.J., and Hoskins P.R., Fluid-structure interaction in axially symmetric models of abdominal aortic aneurysms, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part H, Journal of Engineering in Medicine, Vol. 223, No. 2, pp. 195–209, 2009.
[7]           Fillinger M.F., Marra S.P., Raghavan M.L., and Kennedy F.E., Prediction of rupture risk in abdominal aortic aneurysm during observation: wall stress versus diameter, Journal of Vascular Surgery, Vol. 37, No. 4, pp. 724–732, 2003.
[8]           Fillinger M.F., Raghavan M.L., Marra S.P., Cronenwett J.L., and Kennedy F.E., In vivo analysis of mechanical wall stress and abdominal aortic aneurysm rupture risk, Journal of Vascular Surgery, Vol. 36, No. 3, pp. 589–597, 2002.
[9]           Isaksen J.G., Bazilevs Y., Kvamsdal T., et al., Determination of wall tension in cerebral artery aneurysms by numerical simulation, Stroke, Vol. 39, No. 12, pp. 3172–3178, 2008.
[10]         Scotti C.M., Shkolnik A.D., Muluk S.C., and Finol E.A., Fluid-structure interaction in abdominal aortic aneurysms: effects of asymmetry and wall thickness, BioMedical Engineering OnLine, Vol. 4, pp. 64–71, 2005.
[11]         Bazilevs Y., Calo V.M., Zhang Y., and Hughes T.J.R., Isogeometric Fluid–structure Interaction Analysis with Applications to Arterial Blood Flow, Computational Mechanics, Vol. 38, No. 4, pp. 310–322, 2006.
[12]         Xenos M., Alemu Y., Zamfir D., et al., The effect of angulation in abdominal aortic aneurysms: fluid-structure interaction simulations of idealized geometries, Medical & Biological Engineering & Computing, Vol. 48, No. 12, pp. 1175–1190, 2010.
[13]         Wang X. and Li X., Computational simulation of aortic aneurysm using FSI method: influence of blood viscosity on aneurismal dynamic behaviors, Computers in Biology and Medicine, Vol. 41, No. 9, pp. 812–821, 2011.
[14]         Lee C.J., Zhang Y., Takao H., Murayama Y., and Qian Y., A fluid-structure interaction study using patient-specific ruptured and unruptured aneurysm: the effect of aneurysm morphology, hypertension and elasticity, Journal of Biomechanics, Vol. 46, No. 14, pp. 2402–2410, 2013.
[15]         Arslan N., Tuzcu V., Nas S., and Durukan A., CFD modeling of blood flow inside human left coronary artery bifurcation with aneurysms,. In: IFMBE Proc. 2005. pp. 12–19. , Prague, Czech Republic (2005).
[16]         Hiramori S., Hoshino K., Hioki H., et al., Spontaneous rupture of a giant coronary artery aneurysm causing cardiac tamponade: A case report, Journal of Cardiology Cases, Vol. 3, No. 3, pp. 119–122, 2011.
[17]         Everett J.E. and Burkhart H.M., Coronary artery aneurysm: case report, Journal of Cardiothoracic Surgery, Vol. 3, pp. 1–12, 2008.
[18]         Daneshvar Daniel A., Czak Steven, Patil Arun, Wasserman Patricia G., Coplan Neil L., and Garratt Kirk N., Spontaneous Rupture of a Left Main Coronary Artery Aneurysm, Circulation: Cardiovascular Interventions, Vol. 5, No. 5, pp. 63–65, 2012.
[19]         Afrasiab H. and Movahhedy M.R., Treatment of the small time instability in the finite element analysis of fluid structure interaction problems, International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 71, No. 6, pp. 756–771, 2013.
[20]         Afrasiab H., Movahhedy M.R., and Assempour A., Fluid–structure interaction analysis in microfluidic devices: A dimensionless finite element approach, International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 68, No. 9, pp. 1073–1086, 2012.
[21]         Wang J.C., Normand S.-L.T., Mauri L., and Kuntz R.E., Coronary artery spatial distribution of acute myocardial infarction occlusions, Circulation, Vol. 110, No. 3, pp. 278–284, 2004.
[22]         Al Salihi S., Jacobi E., Hunter R., and Buja M., Multiple giant coronary artery aneurysms: a case report, Cardiovascular Pathology: The Official Journal of the Society for Cardiovascular Pathology, Vol. 25, No. 3, pp. 203–207, 2016.
[23]         Kock S.A., Nygaard J.V., Eldrup N., et al., Mechanical stresses in carotid plaques using MRI-based fluid–structure interaction models, Journal of Biomechanics, Vol. 41, No. 8, pp. 1651–1658, 2008.
[24]         Barrett S.R.H., Sutcliffe M.P.F., Howarth S., Li Z.-Y., and Gillard J.H., Experimental measurement of the mechanical properties of carotid atherothrombotic plaque fibrous cap, Journal of Biomechanics, Vol. 42, No. 11, pp. 1650–1655, 2009.
[25]         Karimi A., Navidbakhsh M., Shojaei A., and Faghihi S., Measurement of the uniaxial mechanical properties of healthy and atherosclerotic human coronary arteries, Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications, Vol. 33, No. 5, pp. 2550–2554, 2013.
[26]         MA P.F.M., MD J.P.R., and MD S.S., Stoelting’s Pharmacology & Physiology in Anesthetic Practice. LWW, Philadelphia, 2014.