Geri Dön

Biomechanical modeling of growth and remodeling process in soft biological tissue

Yumuşak dokularda büyüme ve yeniden-modelleme süreçlerinin biyomekanik olarak modellenmesi

  1. Tez No: 447098
  2. Yazar: GÜRSAN ÇOBAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Bilişim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 190

Özet

Bu çalışmada, biz, mikroskopik fiber dağılımının karmaşık doğasını tanımlayan özgün bir kolajen fiber yeniden-modelleme algorithması önermekteyiz. Burada önerilen form varolan algoritmalardan farklı olarak, mikroskopik ölçekteki rastgele etkiler sonucu ortaya çıkan açısal tipteki Brownian hareketin, sadece kendisinin, damar yeniden-modellemesinin asli bir unsuru olduğu şeklindeki bir yaklaşımı savunmaktadır. Yerel saçılım dinamiklerinin sürekli ortamlar mekaniği çatısı altındaki evrilim denklemlerine ait bir modelin, kan basıncına maruz kalarak iki yönlü eksenel kuvvetler altında gerilen damarın yarıçap değişmini modellemek için hangi şekillderde kullanılabileceği araştırılmıştır. Fiberlerin istatistiksel dağılımını modellemek için doğrusal bir yaklaştırım kullanılmıştır. Değişim denklemlerinin gerilme uyaranına bağlı rastgele kısmının modellenmesi için tek parametreden yararlanılmiştır. Modelin matematiksel fomu basit olsa da, mekanik değişkenlerin analizi, hücresel düzeyde mikroskopik kolajen fiber dağılımı ile makroskopik düzeydeki fiber örüntüsünün evrilimi arasında güçlü bir bağ olduğunu düşündürmektedir. Önerilen algorithmanın fiber saçılım dinamiklerini ve ortalama fiber yönünün evrilimini aydınlatan bir şekilde, daha iyi bir modelleme aracı oluğunu savunuyoruz. Modelin tahmin ediciliği deneysel veriler üzerinde gösterilmiştir. Modeling nümerik kararlılığı ve zamana bağlı sonuçları tek tabakalı damar modelinin şekil değişimi üzerinde gösterilmiştir. Modelin zamana bağlı sonuçları ve ulaştığı son parametrik değerler, ortalama fiber yönü ve istatistiksel dağılım istatistikleri, gerilme tabanlı uyaran için deneysel gözlemlerle uyumludur.

Özet (Çeviri)

In this work, we constructed a novel collagen fiber remodeling algorithm that incorporates the complex nature of random evolution acting on single fibers causing macroscopic fiber dispersion. A continuum mechanical framework for the evolution of local dispersion and for the evolution of the internal radius of a biaxially strained artery structure under constant internal blood pressure are presented. A linear evolution form for the statistical fiber dispersion is employed in the model. The random force component of the evolution, which depends on the mechanical strain stimuli, is described by a single parameter. Although the mathematical form of the proposed model is simple, it has been considered that there is a strong link between the microscopic evolution of the collagen dispersion at the cellular level and its effects on the macroscopic visible world in terms of the mechanical variables. We believe that the proposed algorithm utilizes a better understanding of the relationship between the evolution rates of the mean fiber direction and fiber dispersion. The predictive capability of the algorithm is presented using experimental data. The model has been simulated by solving a single layered axisymmetric artery (adventitia) deformation problem. The algorithm performed well for estimating the quantitative features of the experimental anisotropy, the mean fiber direction vector and the dispersion measurements under strain dependent evolution assumptions. The convergence and uniqueness of the remodeling solutions have been analyzed by altering the initial conditions set for both validation of the fibrin-gel experiment and artery deformation problem.

Benzer Tezler

  1. Computational growth modeling and surgical planning of arterial patch reconstructions

    Bilişimsel büyüme modellemesi ve cerrahi arteriel rekonstruksiyon planlaması

    SEYEDEH SAMANEH LASHKARINIA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    BiyomühendislikKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEREM PEKKAN

  2. Viscoelastoplastic modeling of arterial tissue

    Damar dokusunun viskoelastoplastik modellenmesi

    EMİN SÜNBÜLOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNCER TOPRAK

  3. Development of brain-mimetic hydrogels for modelling neuronal differentiation

    Nöronal farklılaşmayı modelllemek için beyin-mimetik hidrojel geliştirilmesi

    DUYGU TURAN SORHUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyomühendislikKoç Üniversitesi

    Hücresel ve Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ECE ÖZTÜRK

  4. Total diz implantı kaval bileşenin latis gözenekli yapıda tasarımı ve analizi

    Desi̇gn and analysi̇s of total knee replacement's ti̇bi̇al component wi̇th latti̇ce porous structure

    BİRGÜL ŞAHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyomühendislikSakarya Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET ÇAĞATAY ÇİLİNGİR

  5. Biomechanical modeling of the lower extremity and simulation of foot during gait

    Alt ekstremitenin biyomekanik modellemesi ve yürüyüş sırasında ayağın simülasyonu

    H.CENK GÜLER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. S. TURGUT TÜMER