Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany,Masoud Haghshenas fard
محسن نصراصفهانی (استاد راهنما) مسعود حق شناس فرد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shima Jafarian
شیما جعفریان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
Hemodynamic factors play an important role in the initiation, progression and rupturing of intracranial aneurysms. In this study, Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to investigate the effects of blood rheology models (Newtonian and Casson) on the hemodynamic parameters. The content of this research is divided into two parts and qualitative and quantitative results are presented. In the first part, effects of variations of the blood flow on aneurysmal hemodynamic in a ruptured internal carotid artery aneurysm are discussed for Newtonian and Casson model. CFD simulation was carried out for three situations: normal and 20% increase and decrease in the inflow. Qualitative observations indicate that: 1) increase in the inflow increases the difference between the Newtonian WSS (Wall Shear Stress) and Casson WSS. Quantitativ observations indicate that:WSS is more sensitive to the rheological models used for predicting flow behavior in aneurysms than velocity. In the second part, CFD simulations were carried out for ten saccular aneurysms to investigate the differences between the two models in different conditions. Qualitative observations indicate that: 1) WSS, Oscillatory Shear Index (OSI), velocity distribution and flow pattern have similar characteristics for both rheology models. 2) Newtonian model overestimates the velocity in the most areas, near the wall of aneurysm sac and parent vessel. 3) There is no preference in using Casson on Newtonian models for regions of low WSS. The same fact was observed for OSI and velocity. Quantitative observations indicate that: 1) Newtonian model overestimates the space-average velocity at peak systole in the aneurysm sac (about 12.5%). 2) The difference between (Casson and Newtonian) WSS predictions increases by decreasing the WSS values and increasing OSI over aneurysm wall. So, while studying near wall regions with certain biological mechanisms (e.g. thrombogensis) in mind, it is important to choose Casson model that appropriately model the shear-thining nature of blood. Otherewise, it is preferred choosing Newtonian model because of its ease of application. Keyword : Interacranial aneurysm, Non-Newtonian rheology, Computational fluid dynamics (CFD), Blood flow
همودینامیک نقش بسیار مهمی در سازوکار ایجاد، رشد و پارگی در آنوریسم های مغزی ایفا می‌کند. در این پژوهش از دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی تأثیرات مدل رئولوژیکی خون (نیوتنی و کیسون) بر پارامترهای همودینامیکی در آنوریسم‌های مغزی استفاده شده است. محتوای این پژوهش به دو بخش تقسیم می‌شود. در بخش نخست، به بررسی تأثیرات تغییرات شدت جریان خون بر همودینامیک آنوریسم برای دو رئولوژی نیوتنی و کیسون در یک هندسه‌ی ثابت پرداخته شده است. شبیه‌سازی انجام‌گرفته شده در سه وضعیت نرمال، %20 افزایش و کاهش دبی ورودی است، و نتایج به صورت کیفی و کمی ارائه شده است. از مشاهدات کیفی نتیجه می‌شود که افزایش جریان ورودی باعث افزایش تنش برشی بر روی دیواره‌ی آنوریسم و هم‌چنین افزایش اختلاف تنش برشی مدل نیوتنی و کیسون می‌شود. از مشاهدات کمی نتیجه می‌شود که افزایش و یا کاهش میزان جریان ورودی تأثیر چندانی بر روی درصد اختلاف (بین دو مدل کیسون و نیوتنی) پارامترهای همودینامیکی تنش برشی و سرعت نمی‌گذارد ولی مدل رئولوژی خون بر روی این داده‌ها تأثیرگذار است(%30-20 برای تنش برشی و %5-2 برای سرعت)، که نشان می‌دهد تأثیرات مدل رئولوژیکی بر روی تنش برشی دیواره نسبت به سرعت بیشتر است. در بخش دوم، شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی برای 10 آنوریسم بیمار خاص در سه مکان مستعد رخ داد آنوریسم بر روی بستر عروق مغزی برای اعتبارسنجی مدل نیوتنی در مقایسه با مدل غیرنیوتنی (کیسون) انجام گرفته است. اثر دو مدل رئولوژی متفاوت نیوتنی و کیسون بر پارامترهای همودینامیکی به صورت کیفی و کمی مقایسه شده است. از مشاهدات کیفی بخش دوم نتیجه می‌شود که: 1) الگوی خطوط جریان، توزیع تنش برشی روی سطح آنوریسم، توزیع سرعت در یک مقطع دو بعدی و نیز توزیع شاخص برشی نوسانی در سه حالت متوسط زمانی، لحظه‌ی سیستولی و دیاستول مستقل از نوع آنوریسم رفتار یکسانی دارد. 2) مقدار سرعت تخمین زده‌ شده در خطوط جریانی که در نزدیکی دیواره‌ی رگ مادر قرار دارند در اکثر نقاط توسط مدل کیسون کمتر از مدل نیوتنی است. بسته به نوع جتی که وارد کیسه‌ی آنوریسم می‌شود بیش‌ترین میزان اختلاف خطوط جریان بین دو مدل نیوتنی و کیسون علاوه بر دیواره‌ می‌تواند در مرکز کیسه هم صورت گیرد. 3) در نواحی با مقدار تنش برشی بیشتر که پیرو آن سرعت برشی بیشتر است، مدل کیسون مقدار تنش برشی بیشتری نسبت به مدل نیوتنی تخمین می‌زند. اما، ارتباطی بین نواحی با مقدار تنش برشی کمتر و تخمین بیشتر مقدار تنش برشی توسط یکی از دو مدل رئولوژیکی وجود ندارد.4) ارتباط قوی بین بیشتر تخمین زدن پارامترهای شاخص برشی نوسانی و سرعت توسط یکی از دو مدل وجود ندارد. از مشاهدات کمی بخش دوم نتیجه می‌شود که: 1) ارتباط قوی بین پارامترهای بیشینه‌ متوسط زمانی سرعت در کیسه‌ی آنوریسم، بیشینه مکانی سرعت در لحظه‌ی حداکثر سیستولی در کیسه‌ی آنوریسم، مقدار بیشینه شاخص برشی نوسانی (OSI) روی سطح آنوریسم و متوسط مکانی و زمانی تنش برشی دیواره‌ی آنوریسم در دو مدل رئولوژیکی کیسون و نیوتنی وجود ندارد. 2) مدل کیسون متوسط مکانی سرعت در لحظه‌ی حداکثر سیستولی در کیسه‌ی آنوریسم را کمتر از مقدار نیوتنی تخمین زده است، که مقدار متوسط اختلاف حدود %5/12 است. 3) اختلاف بین تنش برشی کیسون و نیوتنی بر روی سطح آنوریسم در تنش برشی‌های کم، بسیار زیاد است.4) در شاخص برشی‌های نوسانی با مقدار کم اختلاف تنش برشی کیسون و نیوتنی روی سطح آنوریسم کم است و هرچه مقدار شاخص برشی نوسانی بیشتر باشد این اختلاف نیز زیادتر می‌شود. با توجه به مشاهدات می‌توان گفت برای مطالعاتی که نواحی نزدیک دیواره دارای اهمیت هستند به دلیل این که اختلاف دو مدل نیوتنی و کیسون در بعضی از این نواحی زیاد است و رفتار خون در این نواحی غیرنیوتنی است استفاده از مدل کیسون توصیه می‌شود در غیر این صورت استفاده از مدل نیوتنی به دلیل سهولت ترجیح دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی