بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر خواص مکانیکی گرافت های عروقی روی همودینامیک خون، به شبیه سازی عددی جریان غیر نیوتنی خون در یک آناستوموز انتها به کنار ، تحت زاویه 45درجه با در نظر گرفتن اندرکنش سیال جامد پرداخته شده است. گرافتهای عروقی بکار رفته در بررسیها از دو جنس مختلف طبیعی و مصنوعی می باشند. گرافتهای مصنوعی عبارتند از پلی تترا فلورو اتیلن - گورتکس - و پلی اتیلن ترفتالات - داکرون - و رگ طبیعی مورد استفاده ورید سافنوس میباشد. گرافتهای مصنوعی با درصد تخلخل 87/5 درنظرگرفته شدهاند. برای مدلسازی رفتار غیرنیوتنی خون از مدل کارو و برای دیواره شریان و گرافتهای عروقی از مدل الاستیک خطی با در نظر گرفتن جابجاییهای بزرگ استفاده شده است. نتایج نشان میدهند که هرچه مدول یانگ گرافتها کمتر و خواص مکانیکی آنها به خواص مکانیکی شریان طبیعی نزدیکتر باشد، اثرات منفی جریان کمتر بوده و پیوند بایپس میتواند مدت طولانیتری برای بیماری مفید واقع شود.
واژگان کلیدی: اندرکنش سیال جامد، اینتیمال هایپر پلازیا، آناستوموز انتها به کنار، همودینامیک خون، مدول الاستیسیته
.1 مقدمه
اطلاعات به دست آمده از مرگ و میر ناشی از بیماریهای قلبی عروقی نشان میدهد که این بیماریها ، به عنوان اساسی ترین علت مرگ و میر در جهان بشمار میروند. از جمله بیماریهای قلبی عروقی میتوان به بیماری آترواسکلروسیس اشاره نمود. در این بیماری برخی از شریانها نظیر آئورت، فمورال، کاروتید و کرونری دچار گرفتگی شده و این گرفتگی خود مانع از خون رسانی مناسب به بافتهای پس از گرفتگی میشود. لذا یکی از روشهای درمان برای خون رسانی کافی به بافتهای بعد از گرفتگی استفاده از گرافتهای عروقی است. هرچند مطالعه بر روی بیماران نشان داده است که حدود %15-10 از پیوندهای وریدی درطول سال اول بعداز عمل جراحی دچار گرفتی میشوند - Ghista & .Kabinejadian, 2013 - همچنین نزدیک به نیمی از پیوندهای وریدی تنها در طول دوره 5 تا 10 سال به طور موثر عمل میکنند.
بعداز مدت 10سال از عمل جراحی، حدود %60 از پیوندهای وریدی بیمار، دچار %50 گرفتگی میشوند. مطالعات نشان میدهند که شکست زود هنگام پیوند - در حدود 30 روز اول - به دلیل تشکیل لخته و یا خطاهای فنی در حین عمل جراحی است - . - Ghista and KabinejadianHYPERLINK \l "page14" , 2013; Whittemore et al, 1981 در حالی که موفقیت طولانی مدت پیوند توسط تشکیل اینتیمال هایپریلاژیا و آترواسکلروسیس است که محدود میشود. هر چند هنوز مکانیزم و پاتوفیزیولوژیک اینتیمال هایپر پلاژیا به طور کامل مشخص نشده است لیکن تحقیقات نشان دادهاندکه هردو فاکتور بیولوژیکی و بیومکانیکی میتوانند در تشکیل اینتیمال هایپریلاژیا تاثیر گذار باشند.
برخی از این فاکتورها عبارتند از: آسیب سلولهای اندوتلیال در حین جراحی - - Clowes et al, 1983، فعال شدن پلاکتها و ترشح فاکتورهای رشد - - Liu et al, 1989، ایجاد نواحی جریان برگشتی و واکنش سلولهای اندوتلیال - Ethier et al, Keynton et al., 20011998 ; - ، تغییر پارامترهای همودینامیکی خون و برهمکنش بین خون و مواد پیوندی - Van . - Tricht et al, 2005 به اعتقاد محققین در میان فاکتورهای ذکر شده، عوامل همودینامیکی از اهمیت بیشتری در پیدایش و توسعه اینتیمال هایپرپﻻژیا1برخوردارند - ; Leuprecht et al., Ghista and Kabinejadian, 2013 . - 2002
افزایش غیر عادی ضخامت دیواره و توسعه اینتیمال هایپرپلاژیا در قسمتهای پاشنه2، پنجه3، در امتداد خط بخیه - در محل اتصال شریان میزبان و شریان پیوندی - و روی بستر4 شریان در مقابل اتصال و جاهایی که نواحی جریان برگشتی و تغییر فاکتورهای همودینامیکی وجود دارند، مشاهده شده است - ; Hastings, Bassiouny et al., 1992 . - ; Sottiurai et al., 19892012 با وجود اینکه پیوندهای وریدی خود فرد بیمار همواره بهترین گزینه برای استفاده در عمل بایپس میباشند لیکن نبودن سایز و طول مناسب و عادت نداشتن به فشارخون بالای شریانی و درنتیجه ایجاد گرفتگی در آنها باعث شده تا پیوندهای مصنوعی به طور گستردهای به عنوان جایگزین پیوندهای اتوگرافت عرضه شوند - . - Nishibe et al, 2000
سابقه استفاده از پروتزهای ساخته شده از الیاف مصنوعی برای شریانهای انسان نزدیک به 40 سال میشود. هرچند مطالعات نشان دادهاند که استفاده از این گرافتها نیز خود مشکلاتی به همراه داشته است. - Hastings, 2012 - لذا در این مطالعه بدنبال یافتن حالتی بهینه در هنگام استفاده از گرافتهای مصنوعی، با استفاده از شبیه سازی جریان خون در یک آناستوموز انتها به کنار به بررسی تاثیر خواص مکانیکی گرافتهای عروقی پرداخته شده است.
.2 روش تحقیق
-1-2مدلهای هندسی
از آنجا که شریان مورد بررسی در این تحقیق شریان فمورال میباشد، به منظور ساخت مدل هندسی از مشخصات ارائه شده در گزارش - Ethier et al, 1998 - مربوط به شریان فمورال استفاده شده است. قطر داخلی شریان و گرافت 5/1mm و ضخامت دیواره 0/5mm می باشد. مطابق با شکل - 1 - هندسه آناستوموز انتها به کنار شامل گرافت به طول 10D و شریان میزبان به طول1/8D از پاشنه و 18D از پنجه میباشد هر دو بخش شامل دو ناحیه جامد و سیال میباشند.
-2-2 معادلات حاکم
برای توصیف حرکت سیال از فرمولاسیونALE1 معادلات ناویر-استوکس استفاده میشود. معادلات حرکت و پیوستگی در حوزه سیال صرفنظر از نیروهای حجمی بهصورت زیر میباشند:
