17719

17719

مدل‌سازي و شبيه‌سازي دستگاه كمك‌قلبي خارج‌آئورتي در قسمت آئورت نزولي در بيماران با نارسايي قلبي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

اسفندماه 1395

دكتر مهدي نويدبخش

مكانيك

چكيده يكي از روش‌هاي موردتوجه در درمان بيماران با نارسايي قلبي استفاده از دستگاه‌هاي كمك‌قلبي است. در بين انواع مختلف اين دستگاه‌ها، استفاده از دستگاه كانترپالسيشن خارج‌آئورتي با توجه به مزاياي خاص خود براي اين گروه از بيماران بسيار مطلوب مي‌باشد. استفاده از بالون خارج آئورتي باعث پمپاژ خون با توان بالاتر به سيستم گردش خون مي‌گردد. در اين تحقيق، بالون و آئورت در زمان استفاده از اين دستگاه مدل‌ شده‌اند و جريان خون در آئورت و تنش معادل فون مايسز در جداره‌ي رگ و بالون با استفاده از برهمكنش جامد و سيال مورد بررسي قرار گرفته‌اند. سه جنس مختلف ماده و هفت ضخامت متفاوت براي بالون در مدل‌هاي آئورت يك لايه و سه لايه منظور شده و در خصوص اثر هريك از اين حالات بر پارامترهاي ذكر شده تحقيق صورت گرفته است. 1.5 درصد افزايش ضخامت بالون، مي‌تواند مقدار تنش فون مايسز يك نقطه بر بالون را، بسته به محل قرارگيري آن نقطه، از 28.35 تا 38.99 درصد كاهش دهد. در بررسي تغييرات تنش فون مايسز در عرض جداره‌ي رگ و بالون مشاهده مي‌گردد در محل تغيير جنس (در لايه‌هاي مختلف آئورت در مدل سه لايه و محل اتصال بالون به رگ) يك جهش در نمودار تنش فون مايسز به وجود مي‌آيد كه بسته به مقادير مدول الاستيسيته مي‌تواند كاهشي يا افزايشي باشد. در زمان انبساط بالون، مقادير سرعت خون و تنش معادل فون مايسز جداره‌ها افزايش مي‌يابد و ماكزيمم مقدار سرعت در خروجي رگ مشاهده مي‌شود. افزايش ضخامت بالون و افزايش مدول الاستيسيته‌ي ماده‌ي سازنده‌ي بالون، ماكزيمم مقدار تنش فون مايسز در جداره ي رگ را در زمان ورود ماكزيمم دبي به آن و در زمان اعمال فشار خارجي به بالون كاهش مي‌دهد اما منجر به كاهش مقدار ماكزيمم سرعت خون نيز مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: بالون خارج‌آئورتي، برهمكنش جامدوسيال، نارسايي قلبي

1396/05/17

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: The use of cardiac assist devices is one of the common methods in treating patients who suffer from heart failure. Among all the various types of these devices, counterpulsation based extra-aortic device is preferred due to its advantages. The extra-aortic balloon, pumps the blood into circulatory system. In this paper, the balloon and the aorta are modeled during the usage of the assist device. The blood flow in the aorta and von Mises stress are investigated by fluid-structure interaction analysis. Three materials and seven thicknesses are considered for the balloon in one layered and three layered aorta models and the influences of each of these states on the mentioned parameters have been studied. By 1.5% incresase in the balloon’s thickness, von Mises stress on the balloon decreases by 28.35 to 38.99%. By investigating von Mises stress distribution across the aorta’s wall and the balloon, it was found that a disconnection happens at the location of material shift (different layers in three-layered aorta and the common boundary of the aorta and the balloon) which could be a decline or an increase according to material’s Young’s Modulus. Balloon’s inflation augments the blood velocity and increases von Mises stress. Increasing the balloon’s thickness and its Young’s Modulus, will decrease maximum von Mises stress at the time of maximum flow entering the aorta’s section and the time of balloon’s inflation but it will also decrease blood’s velocity. Keywords: Exrtra-Aortic Balloon, Fluid-Structure Interaction Analysis, Heart Failure