مقايسه الگوهاي توزيع تنش در بازسازي شريان الاستيك با استفاده از ‏روش برهم كنش سيال- جامد

محققان بيومكانيك معتقدند كه شريان ها تحت تاثير عوامل هموديناميكي و مكانيكي بازسازي مي شوند. عوامل بيومكانيكي مانند ‏زاويه باز و كشش طولي مي توانند تاثير مهمي در اين فرايند داشته باشند. در اين مطالعه تاثير زاويه باز و كشش طولي در روند ‏بازسازي در اثر افزايش سن براي شريان آيورت بررسي شده است. براي شبيه‌سازي عددي از نرم‌افزار ‏ADINA‏ استفاده شده ‏است. در اين پژوهش براي اولين بار با بهره‌گيري از روش عددي برهمكنش سيال- جامد، تاثير زاويه باز و كشش طولي در ‏روند بازسازي شريان آيورت شبيه‌سازي شده است. از تيوري تغيير شكل هاي بزرگ براي مدل سازي تغيير شعاع شريان و از ‏رفتار سيال نيوتني نيز براي خون استفاده شده است. بعلاوه براي بررسي شبيه‌سازي رفتار گذرا در سيستم شرياني، شكل ‏موج‌هاي فشار و جريان پالسي فيزيولوژيكي بكار گرفته شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي عددي نشان مي دهد كه زاويه باز ‏بيشترين تاثير را در توزيع تنش محيطي دارد به طوري كه باعث يكنواخت تر شدن توزيع تنش محيطي در ديواره مي شود. ‏همچنين تغيير زاويه باز در اثر افزايش سن باعث معكوس شدن شيب تغيير تنش محيطي در امتداد ضخامت ديواره شريان ‏مي‌شود. نتايج نشان مي دهد كشش طولي بيشترين تاثير را در توزيع تنش محوري دارد. همچنين، با وجود اينكه كشش طولي با ‏افزايش سن كاهش مي يابد ولي سطح تنش محوري در شريان بازسازي شده افزايش مي يابد. نتايج حاصل از توزيع تنش برشي ‏كاهش چشمگيري را در مقادير بيشينه، كمينه و دامنه تنش برشي ناشي از سيال در شريان مسن نشان مي‌دهد كه بيانگر كاهش ‏آسيب وارده به سلول هاي اندوتليال است.‏

Biomechanics believe that, the arteries are remodeled under the influence of hemodynamic and mechanical factors. Biomechanical factors such as Opening Angle and the Tethering could have important effects on this phenomenon. The effects of various Opening Angle and Tethering during thoracic aorta aging on arterial wall stress have been studied. ADINA software is used for numerical simulation.In this study, for the first time, numerical methods of Fluid-Structure Interaction have been used to study and simulate effects of Opening Angle and the Tethering in elastic artery remodeling due to age. Large deformation theory has been used for modeling changes of arterial radius; furthermore, behavior of Newtonian fluid has been used for blood. Pulsatile pressure and physiological Pulsatile flow waveforms have been applied to simulate transient behavior of arterial system. The results show that opening angle has further effect on circumferential stress so smooth distribution of circumferential stress on the wall accrued. Also, increasing Opening Angle with age reverses the circumferential stress distribution slop across the arterial wall. Tethering has further effect on axial stress. Decreasing Tethering in remodeling process over age leads to increase stress levels in the aged artery. Also, arterial wall shear stress in remodeled artery shows significant reduction in maximum, mean and amplitude values that caused reduction of pathological effects of endothelial cells.