Geri Dön

Aort damarında kan akışının hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ve parçacık görüntülemeli akış ölçüm (PIV) yöntemiyle incelenmesi

The investigation of blood flow in aorta vessel with computational fluid dynamics (CFD) and particle image velocimetry (PIV) methods

  1. Tez No: 856893
  2. Yazar: OSMAN AYCAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ADNAN TOPUZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 155

Özet

Abdominal aort anevrizması (AAA) en sık görülen kardiyovasküler hastalıkların (KVH) başında gelmektedir. Aort duvarının mekanik direnci ile kan basıncı arasındaki denge kaybolduğu zaman, anevrizma oluşumu ve ölümcül olabilen damar yırtılması kaçınılmaz olmaktadır. AAA içerisindeki kan akışının fizyolojisini anlamak ve damara etki eden kuvvetleri incelemek, KVH erken tanı ve tedavisinde oldukça kullanışlı ve yol gösterici olmaktadır. Literatürde, belli basitleştirmeler altında yürütülen birçok deneysel ve nümerik çalışma abdominal aortun hemodinamiği ve mekanik davranışları hakkında bizlere kısmen bilgi vermektedir. Ancak AAA içerindeki akış topolojisi ve anevrizma gelişimi hakkında daha net bilgi için yapılan kapsamlı deneysel ve nümerik analizlerin bir araya getirildiği çalışmalar sınırlıdır. Bu çalışma ile elde edinilen bilgi ve tecrübe sayesinde ileri teknoloji yerli medikal cihaz ve sarf malzemelerinin geliştirilmesi ve üretimi için geniş kapsamlı bir veri tabanı oluşturulması planlanmıştır. Deneysel çalışmalar, son dönemlerde yaygın bir şekilde kullanılan akış görüntüleme tekniklerinden biri olan zaman çözünürlüklü PIV sistemi ile gerçekleştirilmiştir. PIV deneyleri, esnek ve hastaya özgü AAA modelleri içerisinden geçirilen Newton tipi kan taklit sıvıları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sıvısı olarak kullanılan kan taklit sıvısı, yoğunluk ve viskozite açısından kanın gerçek karakteristiğini en iyi şekilde temsil eden yapıda olmuştur. Esnek ve hastaya özgü AAA modelleri, bilgisayarlı tomografi görüntülerinin açık kaynaklı yazılımlar aracılığıyla işlenmesi sonucu 3 boyutlu prototipler oluşturularak üretilmiştir. Daimî olmayan (pulsatile) akış koşullarının inceleneceği in-vitro çalışmalar dinlenme, hafif egzersiz ve egzersiz olmak üzere üç farklı durum altında yürütülmüştür. Deneysel çalışmaların sonuçlarını desteklemek amacıyla Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği metodu kullanılarak nümerik çalışmalar da yürütülmüştür. Yapılan çalışmalarla, abdominal aorta ait hemodinamik parametreler derinlemesine incelenmiş ve akış profilleri elde edilmiştir. Yapılan akış ölçümleri ve analizleri sayesinde, anevrizma oluşmuş damar duvarına etki eden gerilmeler ve kuvvetler ile oluşan girdap yapıları gösterilmiştir. Bu tez çalışmasından elde edilen sonuçların; yeni stent modellerinin tasarlanması, optimizasyonu ve medikal cihazların geliştirilmesi için kaynak oluşturacak bir veri tabanı niteliğinde olması beklenmektedir.

Özet (Çeviri)

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is one of the most common cardiovascular diseases (CVDs). When the balance between the mechanical stress of the aortic wall and blood pressure is lost, aneurysm formation and rupture of the artery, which can be fatal, are inevitable. Understanding the physiology of blood flow in the AAA and studying the forces acting on the artery is very useful and instructive in the early diagnosis and treatment of CVDs. In the literature, many experimental and numerical studies under certain simplifications provide us with partial information about the hemodynamic and mechanical behaviours of the abdominal aorta. However, studies combining comprehensive experimental and numerical analyses for a clearer understanding of the flow topology and aneurysm development in the AAA are limited. With the knowledge and experience gained in this thesis, it is planned to create a comprehensive database for the development and production of advanced technology medical devices. Experimental studies were carried out with a time-resolved PIV system, one of the most widely used flow imaging techniques. PIV experiments were performed using blood mimicking fluid as Newtonian passed through compliant and patient-specific AAA models. The blood mimicking fluid used as the working fluid best represents the real characteristics of blood in terms of density and viscosity. Compliant and patient-specific AAA models were produced by creating 3D prototypes by processing CT images through open-source software. In-vitro studies were conducted under three different conditions: resting, mild-exercise, and exercise. Numerical studies were also carried out using CFD method to support the results of experimental studies. With these studies, the hemodynamic parameters of the abdominal aorta were investigated in depth and flow profiles were obtained. Through the flow measurements and analysis, the stresses and forces acting on the artery wall and the vortex structures formed by the forces were demonstrated. The results obtained from this thesis are expected to serve as a database for the design and optimization of new stent models and the development of medical devices.

Benzer Tezler

  1. Patient-specific in-silico hemodynamic characterization of the AAOCA anomaly in left coronary artery network

    Sol koroner arter ağındaki AAOCA anomalisinin hastaya özel ın-sılıco hemodinamik karakterizasyonu

    HACER DUZMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ

  2. Blood flow and measurement techniques

    Kan akışı ve ölçüm teknikleri

    AYŞE KANDEMİR AKALIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1995

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. OSMAN F. GENCELİ

  3. A 3d partial simulation of human artery and vein system using two-phase blood flow coupled with a thermal RBC aggregation model

    Termal rbc birikme modeli ile insan ana arter ve damar ağının üç boyutlu kısmi iki fazlı kan akışı simülasyonu

    ERKE ARIBAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ

  4. Design of electrospun cardiovascular bypass graft using derivative of poly (Alkylene terephthalate)

    Poli (Alkilen tereftalat) türevi kullanılarak elektro eğrilmiş kardiyovasküler baypas greft tasarımı

    BERNA ŞENSU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALE KARAKAŞ

  5. Kaos teorisi kullanılarak damarlardaki akış hastalıklarının tespiti

    Determination of the flow diseases in the vessels using the chaos theory

    DERYA YILMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Mühendislik BilimleriGazi Üniversitesi

    Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİHAL FATMA GÜLER