Skip to main content
SUPERVISOR
محمودرضا صادقی (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما) محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Iman Nekouyi
ایمان نکوئی اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Numerical Study of Drug Transfer from Drug Eluting Stents to the Vessel Wall by Using Multi-Layer Wall Model
Coronary artery disease is one of the most common diseases in human societies. Clogged arteries are caused by the formation of arterial plaques due to the growth of smooth muscle cells and the formation of a lipid nucleus in the walls of the arteries. One way to treat clogged arteries is to use stents. However, in this method, after a while, you can see the proliferation of smooth muscle cells and as a result, re-stenosis in the stenting area. Drug eluting stents are used to prevent this lesion. In the present study, the fast release drug eluting stent with 10 struts was simulated symmetrically and the equations of blood flow and blood plasma in the multilayered and porous wall along with the equations of drug transfer and reversible chemical reaction of drug particles with smooth muscle cells were solved by finite element method. In this study, the effect of plasma flow in the vessel wall and the effect of non-Newtonian blood and plasma behavior on drug distribution were investigated and the non-dimentional quantities that affected the release and transfer of two widely used drugs, sirolimus and Paclitaxel, were studied. Then, the effect of embedment of stent struts in the wall, blood pressure and Reynolds number and finally the effect of degradability of stent coating on drug distribution have been studied. results showed that the presence of plasma flow in the vessel wall accelerates the drug transfer in the vessel wall. Consideration of non-Newtonian blood behavior also showed that the flow recirculation zones around the small stent struts became smaller, resulting in higher concentrations on the surface between the stent and artery wall, which is important in predicting late thrombosis. The results also showed that the non-Newtonian behavior of Plasma can affect the amount of drug concentration in the vessel wall at the first phase of its release and increase its concentration in the artery wall as well as the time to reach maximum concentrations. Finally, the degradability results of the polymer coating showed that the bare metal stent reaches the maximum concentration in the wall sooner and the concentration amount gradually decreases, while in the biodegradable stent it reaches the maximum concentration amount a few minutes later. Keywords: Drug eluting stents, Drug transfer, non-Newtonian plasma, Multi-Layer Wall
‌یکی از بیمار‌ی‌های شا‌یع در جوامع بشری، گرفتگی عروق کرونر‌ی است. گرفتگی عروق به‌واسطه‌ی شکل‌گیری پلاک‌های شریانی در اثر رشد سلول‌های عضله‌ی صاف و ا‌یجاد هسته‌ی لیپید در د‌یواره‌ی عروق است. یکی از روش‌های درمان گرفتگی عروق استفاده از استنت‌ها می باشد. هرچند در این روش پس از مدتی می‌توان شاهد تکثیر سلول‌های عضله‌ی صاف و درنتیجه گرفتگی مجدد در ناحیه‌ی استنت‌گذاری بود. برای جلوگیری از این ضایعه از استنت‌های دارورسان استفاده می شود. در پژوهش حاضر استنت دارویی رهایش سریع با 10 پایه به‌صورت متقارن محوری شبیه سازی شده و معادلات جریان خون و پلاسمای نفوذی در ‌‌‌دیواره‌ی رگ چندلایه و متخلخل به همراه معادلات انتقال دارو و واکنش شیمیایی ذرات دارو با سلول‌های عضله‌ی صاف به‌صورت برگشت پذیر برای شریان کرونری از طریق روش عددی المان محدود حل شده است. در این پژوهش ابتدا اثر وجود جریان پلاسما در دیواره رگ و تاثیر رفتار غیرنیوتنی خون و پلاسما بر توزیع دارو بررسی شده و اعداد بی‌بعد اثرگذار بر رهایش و انتقال دو داروی پرکاربرد سیرولیموس و پاکلیتاکسل مطالعه شده است. در ادامه اثر نفوذ پایه‌های استنت به دیواره، فشار خون و عدد رینولدز و درنهایت تاثیر تخریب‌پذیری پوشش استنت بر توزیع دارو مطالعه شده است. نتایج نشان داد که در حالتی که جریان پلاسما به داخل دیواره برقرار است انتقال دارو در دیواره با سرعت بیشتری انجام می شود. درنظرگرفتن رفتار غیرنیوتنی خون نیز نشان دادکه نواحی جریان برگشتی اطراف پایه‌های استنت کوچک‌ترشده و درنتیجه غلظت‌های بیشتری برروی سطح بین پایه‌های استنت و شریان رخ می‌دهد که این امر در پیش بینی وقوع ترومبوسیس دیرهنگام دارای اهمیت می باشد.همچنین نتایج نشان داد که رفتار غیرنیوتنی پلاسما می تواند سطح غلظت دارو در ‌‌‌دیواره‌ی رگ را در فاز اول رهایش تحت ‌‌تأثیر قرار داده و میزان غلظت دارو در دیواره و همچنین زمان رسیدن به غلظت‌های بیشینه را افزایش دهد. همچنین مشاهده شد که برخلاف خواص انتقالی مشابه دو داروی آب‌گریز سیرولیموس و پاکلیتاکسل، به‌دلیل نسبت‌های متفاوت اعداد بی‌بعد دامکهلر و پکله، پروفیل‌های متفاوتی از سطح غلظت داروی آزاد و داروی چسبیده به سلول‌های عضله‌ی صاف در ‌‌‌دیواره‌ی رگ برای این دو دارو ‌به‌دست می آید. بررسی تاثیر عدد رینولدز نیز نشان داد که با کاهش عدد رینولدز سطح غلظت دارو درون دیواره در فاز اولیه‌ی رهایش داروافزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که نفوذ پایه‌های استنت به داخل ‌‌‌دیواره‌ی رگ با آن‌که سطح غلظت‌های بسیار متفاوتی در فاز اول رهایش دارو درپی دارد، پس از تخلیه‌‌ی کامل پوشش پلیمری در فاز ثانویه‌ی انتقال، سطح غلظت‌ها در دیواره یکسان می شوند. درنهایت نتایج تخریب‌پذیری پوشش پلیمری نشان داد که در مقایسه با استنت ساده سطح غلظت بیشینه برای استنت زیست‌تخریب‌پذیر چند دقیقه دیر‌تر رخ می‌دهد. کلمات کلیدی: استنت دارورسان، انتقال دارو، پلاسمای غیرنیوتنی، ‌‌‌دیواره‌ی رگ چندلایه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی