13046

طراحي و مدل سازي دريچه مصنوعي قلب با لت هاي قابل تعويض

1399

دكتر مهدي نويدبخش

به طوركلي نقش دريچه ها در دستگاه گردش خون , يكطرفه كردن جريان خون است. معمولا در قلب پستانداران 4 دريچه وجود دارد: 2 دريچه دهليزي بطني – 2 دريچه نيمه هلالي دريچه قلب، عضوي بسيار مهم در عملكرد صحيح قلب است. در موارد بسياري مشاهده شده است كه اين عضو به دلايل گوناگون عملكرد درست خود را از دست ميدهد و نياز به جايگزيني آن با مدل مكانيكي و يا بيولوژيكي ميباشد. تاكنون مدل هاي زيادي براي دريچه قلب مصنوعي معرفي و ساخته شده كه در زير به صورت خلاصه معرفي مي شوند. به طوركلي 2 نوع دريچه مصنوعي قلب استفاده مي شوند : 1) دريچه هاي مكانيكي 2) دريچه هاي بيولوژيكي در مقايسه اين دونوع دريچه , دريچه هاي مكانيكي نسبت به دريچه هاي بايوپروتز طول عمر بيشتري دارند. به طور كلي عمر دريچه هاي خوكي يا گاوي 10 سال است و بعد از اين مدت بيمار دوباره بايد عمل شود كه البته دريچه هاي بايوپروتز در جوانان باسرعت بيشتري خراب مي شوند اما عمر دريچه هاي مكانيكي 30-20 سال و به ادعاي برخي كارخانه هاي سازنده بيش از 50 سال است. اما نقطه ضعف دريچه هاي مكانيكي نسبت به دريچه هاي بايو پروتز افزايش خطر لخته شدن خون است به طوري كه افرادي كه دريچه هاي مكانيكي دارند بايد تا اخرعمر داروهاي ضد انعقاد خون مانند وارفارين استفاده كنند كه اين مشكل در دريچه هاي بايوپروتز بسياركمتر است. همچنين دريچه هاي مكانيكي باعث نوعي كم خوني به نام كم خوني هموليتيك مكانيكي مي شود كه اين مشكل زماني اتفاق مي افتد كه گلبولهاي قرمز هنگام عبور از دريچه هاي مكانيكي اسيب مي بينند. در اين مطالعه, با بهينه سازي مدل هاي از پيش ساخته شده انواع دريچه هاي مصنوعي قلب، به كاهش ريسك هاي استفاده از اين نوع دريچه ها و همچنين از بين بردن برخي از معايب اشاره شده براي اين نوع از دريچه ها مي پردازيم. در دريچه هاي مصنوعي قلب، سطح لت ها از اهميت بسيار بالايي برخوردارند. اين سطح به علت پوشش هاي چند لايه مخصوص به جلوگيري از لخته شدن خون بر روي سطح آن ها و وظيفه ي ايجاد يك جريان مناسب براي هنگام عبور از آن را داراست. با آسيب ديدن سطح لت ها عملا كارايي دريچه از بين ميرود. در عمل هاي جراحي دريچه مصنوعي قلب كه نياز به شستشوي دريچه به علت لخته شدن خون در لولاي دريچه رخ ميدهد در مواردي مشاهده ميشود كه در اثر گذر زمان و يا برخورد هاي نا خواسته وسايل جراحي به سطح لت ها و يا حتي در مواردي شكسته شدن لت ها به هنگام جا گذاري و يا لخته زدايي، جراح مجبور به تعويض كامل هاب و لت ها و جاگذاري مجدد آن ميشود كه علاوه بر افزايش قابل توجه زمان عمل، منجر به طولاني تر شدن دوره نقاهت بيمار و آسيب بيشتر به بافت هاي اطراف ميشود. هدف، ايجاد يك نوآوري و قابليت در دريچه هاي مصنوعي قلب است كه بتوان توسط آن لت هاي دريچه مصنوعي قلب را قابل تعويض نمود بدون آنكه هزينه قابل توجهي به محصول نهايي اضافه كرد و همچنين هيچ اخلالي در عملكرد عادي آن و به خصوص جريان خون در لحظه عبور از آن به وجود نيايد. با در نظر گرفتن اين قابليت در دريچه هاي كنوني اعم از دريچه هاي مكانيكي و يا پليمري، ميتوان با صرف هزينه هاي بسيار پايين تر به تعويض لت هاي دريچه هاي مصنوعي پرداخت. در اين زمينه از از فيزيك هاي مختلف براي تحليل و مدل سازي آن استفاده ميشود از جمله شبيه سازي دريچه مصنوعي قلب هنگام عبور خون با كمك ماژول FSI كه در آن تنش هاي وارده و نحوه عبور سيال مورد بررسي قرار ميگيرد و اصلاحات مورد نياز در طراحي لحاظ ميشود . ماژول Solid mechanics كه در آن سازه ي دريچه مورد بررسي هاي مختلف از جمله فشار مورد نياز براي باز شدن دريچه و يا تنش هاي وارده و بارگذاري هاي سايكليك و... قرار ميگيرد تا طرح بهينه سازي شود. اميدواريم در آينده اي نزديك و با استفاده از اين قابليت، دريچه هاي جديدي با طراحي هاي بروز و حتي توليد لت هايي با ضخامت كمتر و پوشش هاي متفاوت، ميزان ريسك و همچنين ميزان آسيب به خون را تا حد امكان كاهش داد . در ادامه نيز ميتوان با ايده هايي به سمت جراحي هاي غير تهاجمي براي تعويض و يا حتي جاگذاري كامل دريچه نيز پيش رفت.

11/5/2022 12:00:00 AM

81728

1402/11/09

Design and modeling of artificial heart valve with replaceable leaflets

دريچه مصنوعي قلب , دريچه مكانيكي قلب , لت¬هاي قابل تعويض , مدل‌سازي دريچه مكانيكي قلب

Artificial heart valve , Mechanical heart valve , Replaceable leaflets , Modeling of mechanical heart valve