پديد آورندگان :
عبداللهي، رضا دانشگاه تهران - دانشكده علوم و فنون نوين , وحيدي، بهمن دانشگاه تهران - دانشكده علوم و فنون نوين , كريمي، محمد دانشگاه علوم پزشكي ايران
كليدواژه :
آنوريسم درون جمجمه‌اي , هموديناميك , تشخيص زودرس , شبيه‌سازي رايانه‌اي , گردش خون مغزي
چكيده فارسي :
زمينه و هدف: آنوريسم مغزي موجب خونريزي درون‌جمجمه‌اي مي‌شود كه در نهايت مي‌تواند به نقص عضو و يا مرگ بيمار بيانجامد. به‌همين دليل، تحليل بيماري و علل و خطرات ايجاد شده توسط آن از منظر بيومكانيكي اهميت زيادي دارد. پژوهش كنوني با هدف شناخت خطر رشد و پارگي آنوريسم مغزي يك بيمار صورت پذيرفت.
روش بررسي: نوع مطالعه، شبيه‌سازي محاسباتي، زمان مطالعه از آذر 1395 تا شهريور 1397 در دانشگاه تهران است. در پژوهش كنوني، با هدف بررسي آنوريسم مغزي بيمار خاص، از روش برهمكنش سيال-ساختار استفاده شد. همچنين، با در نظر گرفتن سرعت سيستول به‌عنوان شرايط اوليه مساله، دامنه سيال خون در سه مدل سيال (نيوتني (Newtonian)، غيرنيوتني كارو (Non-Newtonian Carreau) و پاورلا (Non-Newtonian power-law)) حل شد. سپس نتايج فشار بر روي ديواره براي حل به ANSYS software, version 15.0 (ANSYS Inc., Canonsburg, PA, USA) انتقال يافت و براساس سه مدل (الاستيك خطي، هايپرالاستيك نئوهوكين و موني- ريولين 5 پارامتري) حل شد.
يافته‌ها: تنش برشي، فشار، سرعت جريان، جابه‌جايي ديواره و تنش فون ميزز (von-Mises stress) استخراج شد. با توجه به نتايج، ديواره به‌طور متوسط mm 1/8 جابه‌جا شد. همچنين، در ميزان جابه‌جايي ديواره شريان با جنس ديواره ثابت و مدل مادي متفاوت براي خون، تفاوت چنداني مشاهده نشد. اما در صورت در نظر گرفتن مدل خون ثابت و جنس ديواره متفاوت در اندازه جابه‌جايي، تفاوت چشمگيري مشاهده شد.
نتيجه‌گيري: با توجه به ميزان جابه‌جايي ديواره آنوريسم در اين بيمار با هندسه و محل آنوريسم خاص، بافت اعصاب 3 و 6 مغز تحت فشار قرار گرفته و در معرض آسيب بود. كمترين تنش برشي نيز در نزديك گردن آنوريسم بود كه موجب تحريك سلول اندوتليال در همين ناحيه آنوريسم مي‌گرديد.
چكيده لاتين :
Background: Cerebral aneurysm disease causes intracranial hemorrhage by rupturing, which can eventually, lead to organ failure or death. For this reason, it is important to anticipate the reasons for rupturing of a cerebral aneurysm from biomechanical point of view. Investigating this disease may even help the physicians to find treatments and predict the patient’s situation. This research was conducted to understand risks of development and rupture of a patient-specific cerebral aneurysm.
Methods: In a computational simulation, fluid-structure interaction method has been used for a patient-specific case. Also, considering the speed of the systole as the initial condition of the problem, the blood fluid domain has been solved in three types of fluid mathematical models (Newtonian, non-Newtonian Carreau, and non-Newtonian power-law). Then, the pressure results on the wall have been transmitted to ANSYS software, version 15.0 (ANSYS Inc., Canonsburg, PA, USA) and the structure has been solved based on three material models (linear elastic, hyperplastic Neo-Hookean and hyperplastic Mooney-Rivlin, with 5 parameters). The study was done in University of Tehran, Iran, from October 2016 to September 2018.
Results: Shear stress, pressure, flow velocity, wall displacement and von-Mises stress have been extracted from the simulations. The average wall displacement of the aneurysm was 1.8 mm. Also, no significant difference was found in the amount of arterial wall displacement, with constant wall material model and different blood models. However, a significant difference has been observed in the case of considering constant blood model and different wall material models in the value of displacement.
Conclusion: With regard to the amount of displacement of the aneurysm wall in this particular patient, with the geometry and location of the specific aneurysm, the brain nerves 3 and 6 were under stress and exposed to damage. The minimum shear stress was in the aneurysm neck, which stimulates the endothelial cells in the area of aneurysm. In addition, the blood model didn’t had a significant effect on the displacement calculations, while the wall material model played a more decisive role.
