Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Seyed.Gholamreza Etemad
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما) سیدغلامرضا اعتماد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elnaz Zohravi
النازالسادات زهروی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Numerical simulation of flow fields in a bypass anastomosis with stenosis
: A potential interaction between the local hemodynamics and the artery wall response has been suggested for vascular graft failure by intimal hyperplasia (IH).Among the various hemodynamic factors, wall shear stress has been implicated as the primary factor responsible for the development of IH. In order to explore the role of hemodynamics in the formation of IH in complete bypass graft, code ADINA is used.The fluid flow through a stenosed artery in a complete bypass can influence the outcome of bypass surgery. To help improve our understanding of this , the steady and unsteady Navier-Stokes flows are computed in a 3-D idealized arterial bypass system with partially occluded host artery. At first steady flow in a complete bypass tube was simulated. The study was to consider a complete flow field, which included both the bypass and the host tubes. The changes of the hemodynamics were investigated with three parameters:the inlet Re,anastomotic angle and the position of the occlusion . The baseline flow field was set up with Re=200, ? =45 and the centered position of occlusion. The parametric study was then conducted on combination of Re=100, 200, 400, ?=45 , ?=60 and three occlusion positions: left, center and right. The separation points were on the opposite walls to the junctions. Recirculation zones were also found near the toe and in the proximal outer wall of the bypass tube. In some cases, pairing vortices could be seen in the host tube upstream of the occlusion. The shear rate distribution associated with the flow fields was presented. The flow pattern obtained was satisfying to those observed experimentally by other investigators. The difference of the flow fields between a complete bypass and simple anastomosis was discussed.Four geometric models, including symmetric stenoses 0,56,75,100% in the host artery, and a major aspect of the bypass system, namely, the effect of area reduction are considered. By analyzing the flow characteristics in these configurations, it is found that (1) substantial area reduction leads to flow recirculation in both upstream and downstream of the stenosis and in the host artery near the toe, while diminishes the recirculation zone in the bypass graft near the bifurcation junction and (2) the curvature of the bypass graft can modify the fluid flow structure in the entire bypass system. Finally, pulsatile waveforms were introduced to study the hemodynamics in a bypass anastomosis under unsteady flow condition.Time-dependent and steady state results were compared to gain an insight towards the feasibility of using steady condition as a representative of the averaged flow behavior within arteries. Keywords :bypass,intimalhyperplasia, anastomotic angle, wall shear stress, stenosis, pulsatile flow.
علم بیومکانیک ترکیبی از علوم طبیعی و مکانیک می باشد.در دنیای امروز نتایج تحقیقات بیومکانیکی در زمینه قلب وعروق مورد توجه پزشکان، متخصصین قلب وعروق و جراحان این سیستم پیچیده بدن انسان قرار گرفته است. از جمله مسائل مرتبط در زمینه عروق خونی بیماری گرفتگی عروق است. آترواسکلروس یا سخت شدگی شریان ها مربوط به موارد مختلف تغییر خواص در دیواره شریان می باشد. که این شرایط ناشی از ضخیم شدن، سخت شدن و کاهش الاستیسیته دیوار شریان می باشد. عمل جراحی بای پاس کرونری برداشتن قطعه ای از یک سیاهرگ پا و استفاده از آن برای برقراری جریان خون در اطراف سرخرگ های مسدود شده قلبی است. گرچه با عمل جراحی بای پس کرونری و برقراری جریان خون، درد قفسه صدری تسکین می‌یابد و خطر انسداد شدید سرخرگ برطرف می شود ولی بیماری اصلی یعنی آترواسکلروس را از بین نمی برد.عمل جراحی پیوند بای پس در حال حاضر یک روش معمول و موثر برای جایگزینی و درمان شریان هایی است که دچار بیماری گرفتگی عروق هستند. ولی موفقیت طولانی مدت این پیوند توسط پیشرفت پدیده اینتیمال هایپریلاژیا محدود می شود. همودینامیک جریان خون نقش مهمی در ازدیاد این آسیب و همچنین شکست پیوند بای پس خواهد داشت. در این پایان نامه به امید ایجاد دیدگاه های بهتر برای درمان، ابزارهای محاسباتی، کاربری و قابل اعتمادی برای تحقیق بر روی محیط همودینامیکی همراه با بای پس ارائه شده‌است. جریان در بای پس کامل، که شامل شریان گرفته شده میزبان و یک پیوند بای پس منحنی شکل کامل است در این مطالعه به کمک نرم‌افزار ADINA به تفصیل بررسی شده است. پارامترهایی که در مطالعه اولیه جریان دائم بررسی شده اند شامل عدد رینولدز ورودی، زاویه اتصال و محل گرفتگی می باشند. در ادامه اثری که هر یک از پارامترهای فوق بر همودینامیک جریان دارند به طور جداگانه بررسی شد.با تغییر زاویه اتصال شاهد بودیم که هر چه زاویه کوچکتر باشد تنش های برشی تغییرات آرام تری دارند. به علاوه زاویه کوچکتر مسیرآرام و مسطح تری برای جریان ایجاد می کند و درنتیجه اغتشاشات جریان کمتر خواهد بود. رفتار مکانی واندازه نواحی جریان برگشتی با تغییر عدد رینولدز ورودی بررسی شدند و ارتباط مستقیمی بین عدد رینولدز و اندازه این نواحی به‌دست ‌آمد.از دیگر جنبه های هندسی سیستم بای پس که به تفصیل بررسی شد مورفولوژی گرفتگی در یک شریان با گرفتگی نسبی است. با در نظر گرفتن درصدهای مختلف گرفتگی تقارن محوری، اثرات کاهش سطح مقطع عبور جریان مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر مکان گرفتگی نسبت به پیوند بای پس روی میدان جریان تشریح شد. در نهایت میدان جریان نوسانی در سیستم بای پس با استفاده از پالس جریان شریان فمرال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طبیعت دینامیکی و ساختار پیچیده میدان جریان نوسانی را نشان دادند و ارتباط ممکن بین تنش برشی نوسانی و یا پایین را با توسعه پدیده اینتیمال هایپریلاژیا پیشنهاد کردند. به علاوه مقایسه دو حالت پایا و نوسانی قابلیت های محدود شده حالت پایا را در ایجاد دیدگاه های بهتر نشان داد. به خصوص اگر پالس سرعت به شدت نوسانی باشد.کلمات کلیدی: بای‌پس, اینتیمال هایپر پلاژیا, زاویه اتصال, تنش برشی, گرفتگی, جریان نوسانی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی