بیومکانیک
نیما صراف‌زاده قدیمی؛ فرزان قالیچی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ ناصر فتورائی
دوره 15، شماره 4 ، اسفند 1400، ، صفحه 299-312
چکیده
هندسه‌ی لت‌ها در طراحی دریچه‌های مصنوعی نقش مهمی ایفا میکند. یک دریچه‌ی مناسب از لحاظ عمل‌کردی باید سطح روزنه‌ی هندسی بالایی داشته باشد و حداقل برگشت جریان خون در آن اتفاق افتد. در این مقاله با در نظر گرفتن منحنی شعاعی و منحنی لبه‌ی آزاد لت‌ها به عنوان پارامترهای هندسی، تعدادی دریچه طراحی شده و هندسه‌ی لت‌ها برای یکی از مدل‌ها ...
بیشتر
هندسه‌ی لت‌ها در طراحی دریچه‌های مصنوعی نقش مهمی ایفا میکند. یک دریچه‌ی مناسب از لحاظ عمل‌کردی باید سطح روزنه‌ی هندسی بالایی داشته باشد و حداقل برگشت جریان خون در آن اتفاق افتد. در این مقاله با در نظر گرفتن منحنی شعاعی و منحنی لبه‌ی آزاد لت‌ها به عنوان پارامترهای هندسی، تعدادی دریچه طراحی شده و هندسه‌ی لت‌ها برای یکی از مدل‌ها بر اساس یک منحنی شعاعی پیشنهادی پیاده‌سازی شده که این منحنی شامل دو خط راست و قوسی واقع شده در بین آن‌ها است. خواص مکانیکی پلیمر پلی‌استایرن به لت‌ها اختصاص داده شده و مدل هایپرالاستیک مونی-ریولین برای توصیف رفتار مکانیکی پلیمر به کار برده شده است. با استفاده از روش المان محدود، پارامترهایی مانند بیشینه‌ی سطح روزنه‌ی هندسی، سطح روزنه‌ی هندسی باقی‌مانده در حالت بسته، تنش فون-میزس و به‌هم‌رسی لت‌ها در حالت کاملا باز و بسته‌ی دریچه‌ها ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده برای دریچه‌ها با هم مقایسه شده و نشان داده شده که دریچه‌ی با منحنی شعاعی پیشنهادی عملکرد بهتری داشته است. بیشینه‌ی سطح روزنه‌ی هندسی 1/69%، عرض به‌هم‌رسی 6/2 میلی‌متر و تنش بیشینه‌ی فون-میزس 921/0 مگاپاسکال در حالت بسته و 731/0 مگاپاسکال در حالت باز ثبت شده است. اهمیت منحنی شعاعی در طراحی هندسه‌ی لت‌ها و به ویژه در به‌هم‌رسی کاملا مشهود بوده و هر چه این منحنی به سمت خط راست تمایل پیدا کند سطح روزنه‌ی هندسی افزایش یافته و در مقابل به‌هم‌رسی لت‌ها ضعیف می‌شود. طرح پیشنهادی منحنی شعاعی، تعادلی بین این دو پارامتر برقرار کرده است.
رضا صاحبی کوزه‌کنان؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ کهیار یزدان‌پناه اردکانی
دوره 13، شماره 4 ، دی 1398، ، صفحه 315-326
چکیده
امروزه با پیشرفت تکنولوژی و زندگی ماشینی، تعداد مبتلایان به بیماری‌های قلبی در حال افزایش است. از طرفی تعداد قلبهای آماده‌ی پیوند در دنیا محدود می‌باشد. بنابراین استفاده از پمپهای قلبی برای کمک به بیمار در طول زمان انتظار و حتی تا آخر عمر، جایگزین مناسبی به شمار می‌رود. پمپهای کمکی قلب باید توانایی برآورده کردن نیازهای ...
بیشتر
امروزه با پیشرفت تکنولوژی و زندگی ماشینی، تعداد مبتلایان به بیماری‌های قلبی در حال افزایش است. از طرفی تعداد قلبهای آماده‌ی پیوند در دنیا محدود می‌باشد. بنابراین استفاده از پمپهای قلبی برای کمک به بیمار در طول زمان انتظار و حتی تا آخر عمر، جایگزین مناسبی به شمار می‌رود. پمپهای کمکی قلب باید توانایی برآورده کردن نیازهای بیولوژیکی مانند فشار و دبی مناسب قلب را داشته باشند و همچنین از نظر آسیبهای خونی در ناحیه‌ی امن قرار گیرند. از چالشهای مهم در طراحی پمپهای کمک قلبی میتوان به کوچک کردن ابعاد پمپ، کاهش زمان ماندگاری خون در داخل پمپ و کاهش آسیبهای خونی مانند خون‌کافت اشاره کرد. در 30% از بیمارانی که تحت عمل جراحی جای‌گذاری پمپ کمکی بطن چپ قرار گرفته‌اند، پس از مدتی بطن راست آن‌ها نیز دچار نارسایی شده و به پمپ کمکی بطن راست نیاز بیدا کرده‌اند. از جمله محدودیتهای فیزولوژیکی برای جریان ریوی، تولید فشار 15-25 میلی‌متر جیوه و دبی 5 لیتر بر دقیقه می‌باشد. شایان ذکر است که تولید فشار بیش از 25 میلی‌متر جیوه منجر به ایجاد فشار خون در شریان ریوی و مشکلات متاثر از آن خواهد شد. در این پژوهش یک پمپ قلبی گریز از مرکز با تمرکز روی هندسه‌ی پره برای بطن راست طراحی شده است. این پمپ با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی برای سرعتهای دورانی 1500 و 2000 دور در دقیقه و دبی‌های 4-6 لیتر بر دقیقه شبیه‌سازی شده است. پمپ طراحی شده، دبی 5 لیتر بر دقیقه در سرعت دورانی 1500 دور در دقیقه و فشار 23 میلی‌متر جیوه را تولید میکند. میزان شاخص خون‌کافت محاسبه شده با استفاده از روش لاگرانژی برابر با 00413/0 است.
بهروز جعفرزاده؛ هانیه نیرومند اسکوئی؛ فرزان قالیچی
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، ، صفحه 287-297
چکیده
سیستم‌های گردش خون مصنوعی، نقش غیر قابل انکاری در ارزیابی و توسعه‌ی دستگاه‌های کمک‌بطنی، دریچه‌های قلبی، قلبهای مصنوعی، ریه‌های مصنوعی، پیوند عروق و پمپهای بالنی داخل آئورتی دارند. همچنین، در مهندسی بافت دریچه‌های قلبی و سایر مطالعات مرتبط با سیستم قلب و عروق نیز میتوان از سیستم‌های گردش خون مصنوعی بهره برد. یکی از ...
بیشتر
سیستم‌های گردش خون مصنوعی، نقش غیر قابل انکاری در ارزیابی و توسعه‌ی دستگاه‌های کمک‌بطنی، دریچه‌های قلبی، قلبهای مصنوعی، ریه‌های مصنوعی، پیوند عروق و پمپهای بالنی داخل آئورتی دارند. همچنین، در مهندسی بافت دریچه‌های قلبی و سایر مطالعات مرتبط با سیستم قلب و عروق نیز میتوان از سیستم‌های گردش خون مصنوعی بهره برد. یکی از ارکان اصلی این سیستم‌ها، تولید جریان پالسی، مشابه با پالس جریان خون خروجی قلب بوده که توسط پمپ پالسی تولید می‌شود. در این پژوهش، یک سیستم گردش خون مصنوعی با قابلیت شبیه‌سازی فشار و جریان فیزیولوژیکی بدن انسان در حالت سالم و بیمار، طراحی و ساخته شده است. در این سیستم، تولید پالس فشار و جریان، بر عهده‌ی یک پمپ پالسی با قابلیت برنامه‌نویسی و تغییر الگوی حرکتی برای شبیه‌سازی بطن چپ می‌باشد که بعد از طراحی در نرم‌افزار سالیدوورک، جهت استفاده در سیستم گردش خون مصنوعی، ساخته شد. برای بررسی عملکرد سیستم، آزمایش‌های متعددی با مقادیر کمپلیانس شریانی و مقاومت محیطی متفاوت و تغییر الگوی حرکتی موتور پله‌ای، انجام شده است. نتایج حاصل از این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که با تغییر الگوی حرکتی موتور پله‌ای از سرعت ثابت به سرعت متغییر و کنترل آن در یک سیکل (360 درجه) و همچنین با تغییر در مقادیر کمپلیانس شریانی و مقاومت محیطی، میتوان شکل موج‌های فشار و جریان فیزیولوژیک را تولید کرد. نتایج به دست آمده، عملکرد قابل قبول این سیستم را در شبیه‌سازی شرایط فیزیولوژیکی تایید می‌کنند. علاوه بر این، سیستم طراحی شده، قابلیت نرم‌افزاری برای تولید شکل پالس‌های جریان متفاوت را دارا می‌باشد.
اندام مصنوعی
عرفان نمکی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی؛ مجتبی کوچکی
دوره 9، شماره 2 ، مرداد 1394، ، صفحه 133-142
چکیده
بیماری‌های حاد قلبی در سراسر جهان رو به افزایش است و پیوند قلبی به دلیل نبود اهداکنندگان کافی، راه حل مناسبی برای درمان تمامی بیماران قلبی نیست؛ بنابراین استفاده از پمپهای کمک قلبی می‌تواند جایگزین مناسبی برای پیوندهای قلبی حتی در درمان‌های طولانی مدت باشد. یک پمپ کمک قلبی علاوه بر برآورده کردن نیازهای بیولوژیکی مانند دبی و هد ...
بیشتر
بیماری‌های حاد قلبی در سراسر جهان رو به افزایش است و پیوند قلبی به دلیل نبود اهداکنندگان کافی، راه حل مناسبی برای درمان تمامی بیماران قلبی نیست؛ بنابراین استفاده از پمپهای کمک قلبی می‌تواند جایگزین مناسبی برای پیوندهای قلبی حتی در درمان‌های طولانی مدت باشد. یک پمپ کمک قلبی علاوه بر برآورده کردن نیازهای بیولوژیکی مانند دبی و هد مناسب، باید از لحاظ آسیبهای خونی نیز در ناحیه ایمن قرار بگیرد. از مهمترین چالشها در زمینهی طراحی پمپهای کمک قلبی میتوان به کاهش آسیبهای خونی، ابعاد و زمان ماندگاری و به شبیه‌سازی جریان قلب طبیعی اشاره کرد. یکی از مهمترین عواملی که در تعیین میزان آسیبهای خونی در پمپ تأثیر گذار است، نوع پرههای قسمتهای مختلف پمپ است. مطالعاتی که در زمینهی پمپهای قلبی انجام شدهاند، نشان می‌دهند که میتوان با تغییر نوع پرههای ایمپلر پمپ و جایگزین نمودن ایرفویل مناسبتر، بازدهی پمپ را افزایش داده و نقاط سکون سیال درون پمپ که منجر به ترومبوسیز میگردد را کاهش داد. هدف از انجام این پژوهش، مقایسه‌ی عملکرد چندین ایرفویل برای پرههای ایمپلریک پمپ کمک قلبی به منظور بهینهسازی عملکرد و بازدهی پمپ و همچنین کاهش آسیبهای خونی است.
بیومکانیک قلب و عروق
حامد خالصی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی
دوره 5، شماره 2 ، شهریور 1390، ، صفحه 143-149
چکیده
تنشهای دیواره شریان یکی از عوامل اصلی ایجاد تغییر در سیستم شریانی هم در دوران رشد طبیعی و هم در زمان پیشرفت بیماری های شریانی محسوب می شود. بنابراین تعیین مقدار تنشهای دیواره در مراحل بیولوژیکی و پاتالوژیکی مهم است. از آنجایی که هندسه و ساختمان شریان در پاسخ به تغییر بارگذاری تغییر می کند، به عنوان یک قاعده اصلی می توان گفت که دیواره ...
بیشتر
تنشهای دیواره شریان یکی از عوامل اصلی ایجاد تغییر در سیستم شریانی هم در دوران رشد طبیعی و هم در زمان پیشرفت بیماری های شریانی محسوب می شود. بنابراین تعیین مقدار تنشهای دیواره در مراحل بیولوژیکی و پاتالوژیکی مهم است. از آنجایی که هندسه و ساختمان شریان در پاسخ به تغییر بارگذاری تغییر می کند، به عنوان یک قاعده اصلی می توان گفت که دیواره شریان قابلیت سازگاری با شرایط خارجی را دارد تا در مقابل افزایش تنش مقاومت کند. نتایج تجربی نشان می دهند، سخت شدن آئورت با افزایش سن منجر به افزایش دامنه پالس فشاری می شود. با افزایش فشار خون تنش محیطی دیواره افزایش می یابد. در حالی که بیشترین تنش محیطی در داخلی ترین بخش دیواره شریان اتفاق می افتد و باعث بالا رفتن کرنش محیطی شده که باعث آسیب سلولهای اندوتلیال می شود. بنابراین جراحت سلولهای اندوتلیال فاکتور کلیدی برای از بین رفتن شریان است. مکانیزم بازسازی منجر به کاهش تنش محیطی دیواره برای حفظ کارکرد شریان و کاهش جراحت سلولهای اندوتلیال می شود. این تغییرات منجر به بازسازی آئورت شده که این بازسازی به صورت افزایش قطر داخلی و ضخامت گزارش شده است. هدف از این تحقیق تحلیل تغییر تنشهای محیطی در طی این فرایند است. با به کارگیری روش المان محدود در ساختار دیواره شریان، فرایند بازسازی مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل عددی، فشار نوسانی به عنوان بار دینامیکی و کشش طولی و زاویه باز به عنوان بار استاتیکی به مدل اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش زاویه باز در پیری باعث افزایش تنش مانده محیطی می شود. این عامل باعث کاهش تنشهای محیطی در بازسازی دینامیکی شده است. همچنین وجود تنش مانده محیطی در افزایش سن باعث افزایش مقدار تنش دیواره خارجی نسبت به داخلی در توزیع تنش محیطی در راستای ضخامت شده است.
برهمکنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی
حامد خالصی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 67-78
چکیده
محققان بیومکانیک معتقدند که شریان‌ها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی می‌شوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی می‌توانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیه‌سازی عددی از نرم‌افزار ADINAاستفاده ...
بیشتر
محققان بیومکانیک معتقدند که شریان‌ها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی می‌شوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی می‌توانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیه‌سازی عددی از نرم‌افزار ADINAاستفاده شده است. در این پژوهش برای اولین بار با بهره‌گیری از روش عددی برهمکنش سیال- جامد، تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی شریان آئورت شبیه‌سازی شده است. از تئوری تغییر شکل‌های بزرگ برای مدل‌سازی تغییر شعاع شریان و از رفتار سیال نیوتنی نیز برای خون استفاده شده است. بعلاوه برای بررسی شبیه‌سازی رفتار گذرا در سیستم شریانی، شکل موج‌های فشار و جریان پالسی فیزیولوژیکی بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که زاویه باز بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محیطی دارد به طوری که باعث یکنواخت‌تر شدن توزیع تنش محیطی در دیواره می‌شود. همچنین تغییر زاویه باز در اثر افزایش سن باعث معکوس شدن شیب تغییر تنش محیطی در امتداد ضخامت دیواره شریان می‌شود. نتایج نشان می‌دهد کشش طولی بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محوری دارد. همچنین، با وجود اینکه کشش طولی با افزایش سن کاهش می‌یابد ولی سطح تنش محوری در شریان بازسازی شده افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از توزیع تنش برشی کاهش چشمگیری را در مقادیر بیشینه، کمینه و دامنة تنش برشی ناشی از سیال در شریان مسن نشان می‌دهد که بیانگر کاهش آسیب وارده به سلولهای اندوتلیال است.
برهمکنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی
هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی؛ محمد تفضلی شادپور
دوره 2، شماره 1 ، خرداد 1387، ، صفحه 1-8
چکیده
این تحقیق به نحوه تغییر بارهای مکانیکی و ساختار با افزایش سن در نمونه ای از شریان های عضلانی پرداخته است. بر اساس داده های تجربی گرداوری شده شریان براکیال به عنوان شریان عضلانی شبیه سازی شده است. با در نظر گرفتن اندرکنش سیال-جامد، از نرم افزار آدینا 1.8 برای حل عددی برای حل معادلات سیال و جامد استفاده شده است. به منظور بررسی همزمان ...
بیشتر
این تحقیق به نحوه تغییر بارهای مکانیکی و ساختار با افزایش سن در نمونه ای از شریان های عضلانی پرداخته است. بر اساس داده های تجربی گرداوری شده شریان براکیال به عنوان شریان عضلانی شبیه سازی شده است. با در نظر گرفتن اندرکنش سیال-جامد، از نرم افزار آدینا 1.8 برای حل عددی برای حل معادلات سیال و جامد استفاده شده است. به منظور بررسی همزمان تاثیر تنش محیطی و تنش برشی در بازسازی، موج های فشار و جریان نوسانی به عنوان شرایط مرزی انتخاب شده اند. بررسی سه الگوی بازسازی در شریان براکیال نشان داد روش آتروفیک داخلی با تغییرات کم نتایج بهتری در مقابل حفظ محدوده تنش محیطی دیواره در پی داشته و می توان آن را روش بهینه برای بازسازی شریان براکیال در نظر گرفت.
