بررسي عددي تأثير ميزان گرفتگي رگ كرونر چپ بر روي اكسيژن رساني به بافت رگ

Numerical study of the effect of left coronary artery stenosis on vascular tissue oxygenation

فعاليت و سوخت‌وساز سلول‌هاي بدن به شدت وابسته به تأمين پيوسته و كافي اكسيژن از طريق جريان خون مي‌باشد. تحت شرايط مختلفي از جمله گرفتگي شريان‌ها، خونرساني و اكسيژن‌رساني به سلول‌ها مي‌تواند تحت تأثير قرار گيرد. در پژوهش حاضر به بررسي عددي انتقال اكسيژن در ديواره يك مدل دقيق از شريان كرونر چپ به همراه دو شاخه‌ اصلي در حالت بدون گرفتگي و درصدهاي گرفتگي 75% و 84% پرداخته شده است. شبيه‌سازي‌ها با فرض جريان غيرنوساني، سيال نيوتوني و ديواره صلب انجام شده است. در ابتدا به منظور صحت‌سنجي نتايج، توزيع غلظت اكسيژن درون رگ و همچنين در بافت رگ در يك حالت ساده با يكي از مراجع در اين زمينه مقايسه شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه به دليل وجود انحنا، نيروهاي گريز از مركز و جريان ثانويه شكل مي‌گيرد كه در نتيجه‌ي آن كاهش قابل‌ملاحظه انتقال جرم اكسيژن به ديواره‌ در سمت انحناي داخلي رگ در مقايسه با ديواره در سمت انحناي خارجي ديده مي‌شود. گرفتگي‌هاي رگ باعث به‌وجودآمدن نواحي با غلظت كم اكسيژن مي‌شود و كمترين مقدار فشار جزئي در حدود 3 تا 4 ميلي‌متر جيوه در مكان‌هاي مختلف تغيير مي‌كند كه احتمال رخ‌دادن هايپوكسيا در اين نواحي زيادتر مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش و كاهش 12/8 درصدي براي پارامتر P50 تأثير بسيار ناچيزي بر توزيع غلظت اكسيژن در ديواره‌ي رگ و داخل رگ دارد.

Cellular metabolism is strongly dependent on the sufficient and continuous supply of oxygen. Cellular oxygenation is performed by blood flow. Blood flow and oxygen delivery to cells can be influenced under several conditions such as arterial stenosis. In the present study, the oxygen delivery to the arterial wall of a precise model of the main left coronary artery and its two main branches for normal artery and stenosis degrees of 75% and 84% is numerically investigated. For all simulations, it is assumed that the flow is steady, blood is Newtonian, and the arterial wall is rigid. Transported oxygen by hemoglobin as well as oxygen consumption in the vessel wall are considered for determining the oxygen content in the vascular tissue. The results of oxygen concentration in the lumen and vascular tissue are validated with a benchmark study. The results indicate that centrifugal forces and secondary flow are formed due to curvature and results in a significant reduction in the mass transfer of oxygen to the myocardial wall relative to the epicardial one. Arterial stenosis results in locations of low oxygen concentration with 3-4 mmHg less than the normal artery, that increases the likelihood of hypoxia in these areas. Finally, the results show that 12.8% reduction in P50 does not have a significant effect on the oxygen concentration in the lumen and vascular tissue.