مشخصات این فایل
عنوان: مدل جریان خون در سیستم شریانی mesenteric
فرمت فایل: word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 45
این مقاله درمورد مدل جریان خون در سیستم شریانی mesenteric می باشد.
خلاصه آنچه در مقاله مدل جریان خون در سیستم شریانی mesenteric می خوانید .
مقدمه:
سیستم قلب و عروق یکی از سیستم‌های پیچیده‌ای است که از دیرباز توجه بسیاری از محققین به بررسی و شناخت رفتار آن معطوف بوده است. از آن‌جا که این سیستم با اعضای تشکیل دهنده‌اش در تعامل میباشد، بررسی آن به صورت سیستمی از بررسی تک‌تک اعضایش کارآمدتر میباشد. از این روست که در تاریخچه‌ی تحقیقات انجام‌شده در رابطه با این موضوع ردپای "دیدگاه سیستمی" مشاهده می‌شود. ولی پیچیدگی مکانیکی رفتار آن مانعی در بررسی آن به صورت سیستمی بوده است و جهت غلبه بر این مانع دیدگاه‌هایی که آن را به صورت مدارهای الکتریکی یا اجزای لامپ شده در نظر گرفته‌اند، وارد عمل شده‌اند. ظهور روشهای عددی در علم مکانیک ابزار دیگری را در این باب در اختیار محققان قرار داد. با داشتن ابزاری که بتواند رفتار سیستم گردش خون را مدل کند، می‌توان تاثیر بیماریها از جمله ایسکمی که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است را بر رفتار آن را مدل کرد و از این راه دید روشنی از تاثیرات آن‌ها بر روی سیستم داشته و راهکار مناسبی در جهت درمان و مقابله با آن در پیش گرفت. چنین ابزاری می تواند برای پیش‌بینی اتفاقاتی که هنگام برخی اعمال جراحی مانند عمل بای‌پس در جراحی قلب و یا در عمل جراحی رگ‌های مغز، در تغییر فشار و جریان خون، رخ می‌دهد، مورد استفاده قرار گیرد.
در این تحقیق یک مدل بیوفیزیکالی و آناتومیکالی از شریان‌هایmesenteric توسعه داده شده تا برای شبیه‌سازی جریان نرمال خون استفاده شود. مش محاسباتی مورد استفاده به منظور شبیه‌سازی‌ها با استفاده از داده‌های VH تولید می‌شود. معادلات Navier-Stokes 3D که جریان را در این مش کنترل می‌کند،به یک طرح 1 بعدی موثر ساده می‌شود. این طرح به همراه یک رابطه‌ی فشار- شعاع به طور عددی برای فشار،شعاع رگ و سرعت برای کل شبکه شریانی mesenteric محاسبه می‌شود. مدل محاسباتی توسعه‌یافته نتایج بسیار نزدیکی را با داده‌های فیزیولوژیکی مححقان دیگر که به‌صورت in vivo ثبت شده‌اند،نشان داد.
با استفاده از این مدل به عنوان framework، نتایج برای 4 سیکل مجزای قلبی شامل دیاستول ، انقباض هم‌حجم ، ejection و استراحت هم‌حجم آنالیز می‌شود.
جریان در یک رگ:
معادلات فوق نمی‌توانند از طریق محاسباتی حل شوند و استفاده از روشهای عددی به منظور حل این‌گونه معادلات ضروری میباشد.
در این پروژه روش تفاضل محدود two-step-lax-wendroffبرای حل معادلات هنگامی‌که پراکندگی‌های عددی بزرگ حذف می‌شوند، استفاده شد. معادلات (1) ، (4) و (5) با روشهای عددی از طریق تکنیک‌های تفاضل محدود برای N نقطه‌ی شبکه (i=2 تاN-1 که در آن i نقاط شبکه را مشخص می‌کند) حل می‌شود تا مقادیر P ،R ،V در هر یک از نقاط هنگامی‌که شرایط مرزی برای تعیین مقادیر در دو انتهای هر بخش رگ مشخص است، تعیین شود. شرایط مرزی ورودی از داده‌های فشار آئورت استخراج شد. شکل موج حاصل در شکل 9 مشاهده می‌شود.
شرایط مرزی، فشار انتخاب شد، درحالیکه parker سرعت یا پالس‌های جریان را به عنوان شرایط مرزی در کارش انتخاب نمود. دلیل انتخاب فشار این است که فشار در محیط کلینیکی می‌تواند اندازه‌گیری شود و حساسیت کمتری به خطاهای اندازه‌گیری کوچک دارد. شعاع به‌سادگی تابعی از فشار است.مانند آنچه در معادله‌ی( 5 )دیده می‌شود.
مطابق مطالعات G_0 ، 21.2 کیلوپاسکال (mmHg158) و β ، 2 (به‌خاطر طبیعت دیواره‌ی رگ‌ها)در نظر گرفته شد. مقدار ∝ برای تعریف پروفیل سرعت محوری 1.1 انتخاب شد و همچنین چگالی خون 〖gcm〗^(-3)1.05 و ویسکوزیته〖gcm〗^(-3) s^(-1) 3.2 فرض شد.
11-تست حل تحلیلی:
به منظور تست طرح عددی و پیاده‌سازی آن ما جریان را درطول 55 میلی‌متر از آئورت abdominal و بدون انشعاب شبیه‌سازی نمودیم.
شرایط اولیه برای هر یک از نقاط i شبکهkpa =12.5 p_i^0 ،=R_(i_0 ) R_i^0 و=0 V_i^0 در نظر گرفته شد.
شعاع اولیه در نقاط مختلف رگ تعیین شد و تغییرات در شعاع در طول هر بخش و بین 2 موقعیت معین، خطی فرض شد. فشار در ورودی رگ ازkpa 12.6 تا kpa 14.6در ظرف 2. ثانیه افزایش می‌یابد.تغییرات شعاع در 55 میلی‌متر از abdominal در شکل 8 دیده می‌شود.
شکل 8- روش عددی برای یک بخش آئورت abdominal وقتی فشار ورودی از 12.6 تا 14.6 کیلوپاسکال تغییر می‌کند.
برای اعتبارسنجی نتایج بالا، از یک راهحل عددی در حالت دائمی با استفاده از قانون بقای جرم استفاده کردیم.با در نظرگرفتن این‌که مساحت R^2 s=π است و با فرض شرایط حالت دائمی=0 ∂/∂tرابطه به‌صورت زیر تغییر می‌کند:
نتایج:
در این پروژه یک مدل محاسباتی از شریان‌های عمده‌ی سیستم شکمی بر پایه‌ی تصاویر VH توسعه داده شد که از نظر آناتومیکالی و فیزیولوژیکالی بسیار مشابه با داده‌های حقیقی بود. در این مدل محاسباتی جریان خون در شرایط نرمال شبیه‌سازی شد و نشان داد که مدل‌نمودن جریان به‌صورت عددی روی سیستم پیچیده‌ای مانند شبکه‌ی mesenteric ممکن است و می‌توان شکل‌های جریان واقعی را به دست آورد.
با استفاده از مقادیر پارامترهایی که در بخش‌های قبل ذکر شد و در شرایط اولیه‌یkpa 10 ، جریان در شریان mesenteric نشان داده شد. در شکل 9 شرایط مرزی فشار پریودیک در آئورت abdominal که بین 10.2kpa تاkpa 14.6 تغییر می‌کند، مشاهده می‌شود. شکل فشار برپایه‌ی داده‌ی حاصل از فشارشریانی است و دارای 4 سیکل مجزای قلبی شامل دیاستول، انقباض هم‌حجم، ejection، استراحت هم‌حجم است. شرایط مرزی خروجی، فشار ثابتkpa 11 در نظر گرفته شد و این یک مقدار معقول برای شرایط مرزی خروجی میباشد. انتظار می‌رود فشار خروجی بین مقدار ماکزیموم و مینیموم پالس فشار ورودی است. با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی تعیین شرایط مرزی خروجی متغیر به‌خوبی ممکن است اما در واقع این امر به‌سادگی امکان‌پذیر نیست.
یک راهحل برای این مورد در نظرگرفتن جریان‌های کوچک و شبکه‌ی سیاهرگی و تنظیم فشار انتهایی سیاهرگ به 0kpa میباشد، اما این امر در این مرحله امکان‌پذیر نیست زیرا در تصاویرVH اکثریت رگ‌های کوچک دچار کولاپس شده یا به‌سادگی قابل مشاهده نیستند.
شرایط مرزی و اولیه‌ی استفاده شده در روابط(1) ، (4) و (5) به شرح زیر خلاصه شده‌اند:
بخشی از فهرست مطالب مقاله مدل جریان خون در سیستم شریانی mesenteric
-چکیده:
مروری بر تحقیقات انجام شده :
مقدمه:
اهداف:
دلایل:
تشخیص:
رقمی‌کردن داده:
مدل المان محدود
اختصاص شعاع اولیه:
مدل جریان خون:
جریان در یک رگ:
تست حل تحلیلی
14- اعتبار سنجی مدل:
نتایج:
پیشنهادات:
مراجع
دانلود مقاله مدل جریان خون در سیستم شریانی mesenteric
