23449

تحليل جريان خون شريانهاي وابران مغزي با روشهاي عددي و آزمايشگاهي

دكتراي تخصصي

مهندسي مكانيك گرايش بيومكانيك

99-00

1400/02/01

دكتر مهدي نويدبخش

مهندسي مكانيك

در اين رساله به دنبال اولويت دادن به شريانهاي مغزي در رژيم جريان پيچيده آن هستيم. بحث اولويت دادن در موارد حادي مانند گرفتگي شريانهاي آوران، نبود برخي از شريانهاي داخلي مغزي، تشكيل آنوريسم و بالون درون آئورتي اهميت ويژه اي پيدا ميكند. در اين مطالعه از دو روش آزمايشگاهي و عددي براي آناليز گردش خون مغزي استفاده شده است. در روش آزمايشگاهي با استفاده از تراشه ميكروفلوئيدي و پمپ سرنگ، خطوط جريان عبور داده شده از شريانهاي مغزي مورد آناليز قرار داده شده است. با توجه به كوچك شدن ده برابري نسبت به اندازه واقعي و با عنايت به عدد رينولدز ثابت در گردش خون مغزي كه بين 8 تا 20 متغير است، ميزان دبي ورودي براي شريانهاي كاروتيد داخلي چپ و راست هر كدام 1.58 ميلي ليتر بر ساعت و براي شريان پايه اي 1 ميلي ليتر بر ساعت محاسبه ميشود. از آنجائيكه عملكرد قلب در بخش مغز از طريق مجموع عملكرد مويرگهاي انتهايي حاصل ميشود و چون بررسي تك تك اين مويرگها به واسطه سايز بسيار كوچك آن ،تعداد زياد آنها و تنوع بينظير آنها امري غيرممكن تلقي ميشود. از اينرو روشي كه بتواند در نهايت خصوصيات جرياني مويرگها را مجموعاً بيان كُند روشي مفيد است. چون از لحاظ عملي و آزمايشگاهي فعلا در اين زمينه نميتوان كار مفيدي صورت داد پس ما مجبور به استفاده از روشهاي عددي هستيم. يكي از روشهاي عددي كه به شرط مفروضات صحيح كه بسته به دانسته علمي محقق دارد نتايج درست، مفيد و قابل توجه را ارائه ميدهد روش شبيه سازي با معادل گيري با خصوصيات شريانهاست كه در اين رساله مفصلا به آن پرداخته ايم. نگارنده در اين تحقيق بر اين باور است كه با تلفيق روشهاي عددي و آزمايشگاهي و به كارگيري هر يك از اين روشها در جاي درست خود ميتوان به نتايج علمي درست رسيد. در بررسي شش شريان وابران در حالت گرفتگي (از صفر تا R) متوجه اولويت شريان مغزي مياني بر شريان مغزي قدامي و بقيه شريانهاي آوران ميشويم به طوريكه فشار اين شريان كاهش شديد از 100 ميلي متر جيوه به 85 ميلي متر جيوه در مقايسه با بقيه شريانهاي وابران دارد. در بررسي بالون درون آئورتي متوجه اولويت شريان كاروتيد داخلي بر پايه اي ميشويم به طوريكه اين شريان در حالت سكته جريان كلي 7.87 ميلي ليتر را نسبت به حالت عمومي 10.63 ميلي ليتر نسبت به بقيه شريانهاي آوران تجربه ميكند كه كاهش شديدي را نمايانگر است. پس به طور كلي ميتوان جريان خون قدامي را بر خلفي مقدم دانست. در بررسي شريانهاي قدامي و داخلي چرخه ويليس متوجه جريان كراس 0.25 ميلي ليتر بر ثانيه شريان رابط قدامي نسبت به حالت معمولي كه 0.1 ميلي ليتر بر ثانيه است ميشويم. همچنين عدد متوسط 50 براي RGB در اين شريان به دست مي آيد كه اين شريان را بيشتر در حالت اختلاط نشان ميدهد. در نهايت ميتوان گفت كاركرد شريانهاي دروني چرخه ويليس از شريانهاي آوران در هموديناميك جريان خون مهمتر است و همچنين شريانهاي اتصال دهنده و رابط نقش بي بديلي در رژيم جريان نسبت به بقيه شريانهاي دروني دارند. از بين شريانهاي دروني نيز شريانهاي رابط و به خصوص شريان رابط قدامي اثر ويژه اي در بازتوزيع جريان به رغم طول و قطر بسيار كم آن دارد.

1400/02/16

Numerical and Experimental blood flow analysis: Efferent Cerebral Arteries

4/21/2022 12:00:00 AM

Biological system modeling provides an insight in recognition and evaluation of disease. Cerebrovascular system modeling is one of these cases and play significant role. We can analyze cerebral arteries by utilizing Lumped (Compartment) and experimental methods (Microfluidics Chip). Circle of Willis is (CoW) the main collateral pathway that distributes blood from heart to brain. This circle is formed by series of arteries that positioned at the base of the brain. In this research, first of all we optimize the model with 42 compartments by new entrance condition and then we develop it; this means that we complement the model by adding circle of Willis compartments. So the model has 63 compartments as a whole. Experimental simulation of cerebrovascular system would be very beneficial tool to evaluate millions of human body cascade sequence. The CoW recently named Cerebral Arterial Circle (CAC) is a main loop structure of cerebral circulatory system which positioned at the cranium base. In this research, we investigate cerebral artery flow pattern in cerebral arteries including afferent, Willisian and efferent arteries of CAC emphasizing on communicating and connecting arteries which are main routes in CAC and as a risky sites when autoregulation is occurred in terminal parts of middle cerebral arteries (MCAs) by PMMA (Polymethyl methacrylate) chip and high quality camera which depict Sequential images. This novelty study analyze flow pattern in CAC that have been challenging subject area for many years which have investigated by scientists yet, because flow pattern in CAC indicate complication progression. This research tries to construct new platform in cerebral circulation analyzing method by reliable experimental in-vitro approach. The outcomes of this study demonstrate that communicating arteries especially anterior communicating artery (ACoA) is main artery in CAC flow distribution.

شريانهاي وابران مغزي , روش آزمايشگاهي و عددي , ميكروچيپ , مدل لومپد , ميكروفلوييد , چرخه ويليس

, شريانهاي وابران مغزي , روش آزمايشگاهي و عددي , ميكروچيپ , مدل لومپد , ميكروفلوييد , چرخه ويليس