Geri Dön

Simulation of aneurysm hemodynamics to predict intraluminal thrombus formation region

İntralüminal trombüs oluşum bölgesini öngörmek için anevizma hemodinamiğinin simülasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 772000
  2. Yazar: BURCU RAMAZANLI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET METİN YAVUZ, PROF. DR. CÜNEYT SERT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Makine Mühendisliği, Bioengineering, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 171

Özet

İntraluminal trombüs (ILT), abdominal aort anevrizmalarının (AAA) %80'inde görülen ve anevrizma rüptürünü tetikleyebilen bir fibrin yapısıdır. AAA içindeki bozulmuş hemodinamikler, literatürde genellikle duvar kesme gerilimi (WSS) parametreleriyle nicelenir ve ILT oluşumunu etkileyebilir. WSS parametreleri ile birlikte, arteriyel sistemlerde gözlenen vorteks yapıları da bozulmuş hemodinamiğin göstergeleri olarak sayılabilir ve onlar da ILT oluşumuna katkıda bulunabilir. Bozulmuş hemodinamiğin ILT oluşumu üzerindeki etkisini anlamak için, hesaplamalı yöntemler kullanılarak AAA'ların içerisindeki kan akışı simüle edilebilir. Hesaplamalı modellerde sınır koşullarının (BC) ve sıvı özelliklerinin ayarlanması hemodinamik değerlendirmenin güvenilirliğini ve doğruluğunu etkileyen çok önemli adımlardır. Bu çalışmanın amacı, giriş sınır koşullarının ve reoloji model seçiminin WSS parametrelerini ve vorteks yapılarını tahmin etme üzerindeki etkisini anlamak ve bu parametre ve yapılar arasında bir korelasyon belirlemektir. Bu çalışmada, farklı giriş uzunluklarına sahip geometrilere (L_(ent )=D,3D and 11D) idealleştirilmiş sınır koşulları (Womersley, Parabolik ve Plug) karşılaştırılarak incelenmiştir. Sonuçlar, karmaşık Womersley profili yerine kısa bir giriş uzunluğunda bile Parabolik profilin kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Giriş akış dalga biçimi modelinin reoloji modeli seçimi üzerindeki etkisini araştırmak için, üç dalga biçimi modeli, Temel, Durum 1 ve 2, viskoelastik Oldroyd-B ve Newton modelleriyle birlikte sekiz viskoz kayma inceltme modeli için test edilmiştir. Sonuçlar, Newtonyen modelin, yüksek ortalama akış hızları için bile kayma inceltme modellerinden farklı OSI ve ECAP dağılımları elde edebileceğini, ancak esnekliğin getirdiği farkların ihmal edilebilir düzeyde olabileceğini göstermektedir. Ayrıca girdap taşıma mekanizması reoloji modeli seçimini etkileyebilir. WSS parametreleri ve girdap yapıları arasındaki ilişkiyi gözlemlemek için, zaman ortalamalı duvar kesme gerilimi (TAWSS), salınımlı kesme indeksi (OSI), endotel hücre aktivasyon potansiyeli (ECAP) ve bağıl kalma süresi (RRT) dağılımları zaman ortalamalı (λ_ci ) ̅-kriteri, Q ̅- kriteri and (λ_2 ) ̅- kriteri konturlarıyla kıyaslanmıştır. Yüksek |(λ_ci ) ̅ |,|(λ_2 ) ̅ | ve |Q ̅ | olan bölgeler, yüksek TAWSS ve düşük OSI, ECAP ve RRT ile ilişkilidir. Sonuç olarak, girdap tanımlama yöntemleri, ILT oluşumunu ve rüptür bölgelerini tahmin etmek için kullanılma potansiyeline sahiptir.

Özet (Çeviri)

Intraluminal thrombus (ILT) is a fibrin structure which might affect rupture characteristics and be observed 80% of abdominal aortic aneurysms (AAA). Disturbed hemodynamics inside AAA might affect ILT formation, that are generally quantified by wall shear stress (WSS) parameters in literature. Together with WSS parameters, vortex structures observed inside arterial systems can also be counted as indicators of disturbed hemodynamics, and might contribute the generation of ILT. To understand the effect of disturbed hemodynamics on ILT formation, blood flow through AAAs can be simulated by using computational methods. In computational models, setting up inlet boundary conditions (BC) and fluid properties are very important steps which affect the reliability and accuracy of the hemodynamic assessment. The aim of this study is understanding the effect of inlet boundary conditions and rheology model selection on predicting the WSS parameters and vortex structures, and determining a correlation between those hemodynamic parameters. To understand the effect of inlet different BCs on hemodynamic parameters, Womersley, Parabolic and Plug velocity profiles, with different entrance lengths, L_(ent )=D,3D and 11D, are examined. Results reveal that Parabolic profile even with a short entrance length can be utilized instead of complex Womersley profile. To investigate the effect of inlet flow waveform pattern on rheology model selection, three waveform patterns, Base, Case 1 and 2, are tested for eight viscous shear thinning models, along with the viscoelastic Oldroyd-B and Newtonian models. Newtonian model might obtain different OSI and ECAP distributions from shear-thinning models even for high mean flow rates, albeit the differences introduced by elasticity might be negligible. Also, vortex transport mechanism might affect the rheology model selection. To observe the correlation between WSS parameters and vortex structures, time-averaged wall shear stress (TAWSS), oscillatory shear index (OSI), endothelial cell activation potential (ECAP) and relative residence time (RRT) distributions and contours of time-averaged (λ_ci ) ̅-criterion, Q ̅-criterion and (λ_2 ) ̅-criterion are plotted. Regions with high |(λ_ci ) ̅ |,|(λ_2 ) ̅ | and |Q ̅ | are correlated with high TAWSS and low OSI, ECAP and RRT. To conclude, vortex identification methods have the potential to be utilized to predict ILT accumulation and rupture sites.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    600875

    A study on hemodynamic parameters in vessel expansions in brain

    Beyin damar genişlemelerinde hemodinamik parametrelerin araştırılması

    MAHDI ASADZADEH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ

  2. Tez No

    541876

    Rupture status investigation of patient specific cerebral aneurysms by analysing hemodynamic factors using computational fluid dynamics

    Hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanarak hemodinamik faktörlerin analizi ile hastaya özgü beyin anevrizmalarının yırtılma durumu incelemesi

    GÜLBAHAR MERVE NARİNSES

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ

  3. Tez No

    434275

    Application of computational fluid dynamics to investigate hemodynamics of two types of cardiovascular diseases: Cerebral aneurysm and failure of fontan circulation

    Hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin kardiyovasküler hastalıkların hemodinamik incelemesinde uygulanması: Serebral anevrizma ve fontan dolaşımında bozukluk

    GÖKÇE NUR OĞUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    BiyomühendislikKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KEREM PEKKAN

  4. Tez No

    371575

    Vessel segmentation and surface reconstruction from MRA images

    MRA görüntülerinden damar ayrıştırılması ve damar yüzeyinin oluşturulması

    DEVRAN UĞURLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. SERDAR ÇELEBİ

  5. Tez No

    421178

    A parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems

    Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin sayısal simülasyonu için paralel monolitik bir yöntem

    ALİ EKEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR

    DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN

Geri Dön