بررسي تاثير جريان و انتقال جرم اكسيژن خون در پيدايش بيماري گرفتگي رگ

On the effect of blood flow and oxygen mass transfer on development of atherosclerosis

در رگ‌هاي خميده، به دليل هندسه و هموديناميك جريان متفاوت نسبت به رگ‌هاي مستقيم، توزيع متوازن اكسيژن روي ديواره رگ به‌هم‌ مي‌خورد كه اين نا‌به‌هنجاري سهم قابل توجهي در پيدايش و توسعه گرفتگي رگ‌ها دارد. در اين تحقيق به بررسي عددي انتقال جرم اكسيژن خون در ديواره و داخل يك رگ‌‌ خميده سه‌بعدي پرداخته شده است. به منظور بدست آوردن توزيع غلظت اكسيژن در رگ، معادلات حاكم بر انتقال جرم اكسيژن و شرايط مرزي حاكم بر آن‌ها بررسي شده‌اند. اكسيژن حمل شده توسط هموگلوبين به همراه اكسيژن مصرف شده در ديواره رگ به عنوان پارامترهاي فيزيولوژيكي مهم در اين پژوهش مي‌باشند. با توجه به نتايج، به دليل حضور نيروهاي گريز از مركز در هندسه خميده و شكل‌گيري جريان‌هاي ثانويه، كاهش قابل ملاحظه انتقال جرم اكسيژن به ديواره خم داخلي رگ در مقايسه با ديواره خم خارجي ديده مي‌شود. همچنين با افزايش عدد رينولدز و كاهش شعاع انحنا، جريان‌هاي ثانويه قدرت بيشتري مي‌يابند كه اين باعث افزايش اختلاط جريان و در نتيجه كاهش اختلاف مقدار غلظت اكسيژن روي ديواره‌هاي خم داخلي و خارجي مي‌شود. نتايج بدست آمده در پيش ‌‌بيني ناحيه مستعد براي تشكيل بيماري گرفتگي رگ‌ها مفيد مي‌باشند.

In curved arteries, due to the geometry effects balanced oxygen distribution on arterial walls is affected. This disorder has a significant contribution in genesis and development of atherosclerosis plaques. In this study, the blood oxygen mass transport in the luminal of a curved artery and through its wall were investigated. In order to find the distribution of oxygen concenteration along the vessel, oxygen mass transport equations and their boundary conditions were solved, numerically. The oxygen carried by hemoglobin and oxygen consumed in the avascular region were considered as two important physiological parameters. Results indicated that the presence of centrifugal forces and formation of secondary flows in curved geometries cause a considerable decrease in oxygen mass transport to the inner bend wall in comparison to the outer side. Furthermore, with increase in Reynolds number and decrease in curvature radius, secondary flows become more powerful, which cause an enhancement in flow mixing and reduce the oxygen concentration differences between the outer and the inner bend walls. These results help to predict the potential region for formation of atherosclerosis plaques.