نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 کارشناس ارشد بیومکانیک، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
2 دانشیار، گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
چکیده
بزرگ شدن سیرینکس در بیماری سیرنگومیلی، باعث بروز آسیب نورولوژیکی پیشرونده میشود؛ بنابراین، بررسی عوامل دخیل در توسعة سیرینکس، در یافتن روشهایی برای کنترل این بیماری بسیار اهمیت دارد. یکی از فرضیات بالینی مهم در رابطه با علت توسعة سیرینکس، انتشار موج شوک فشار در سیال فضای سابآراکنوئید را عامل اصلی حرکت سیال داخل سیرینکس و در طولانیمدت، توسعة سیرینکس و آسیب فزاینده به نخاع، میداند. مدلسازی و تحلیل حاضر در راستای آزمودن این فرضیه و به کمک روش المان محدود انجام شده است؛ به این ترتیب که یک مدل سهبعدی، شامل سیرینکس، طناب نخاعی، سیال مغزی-نخاعی در فضای سابآراکنوئید، لایة سختشامه و گرفتگی، ایجاد شد. تحریک پالس فشار به سطح بالایی مدل سیال فضای سابآراکنوئید، که تأثیر پالس شریانی جمجمهای را شبیهسازی میکرد، اعمال شد. سیال مغزی-نخاعی، بهصورت نیوتنی و جریان آن، بهصورت لایهای فرض شد. رفتار جامد نیز، الاستیک خطی درنظرگرفته شد. تحلیل برهمکنش سیال و جامد توسط نرمافزار ADINA اجرا شده و مشخصات جریان سیال، شامل میدان سرعت و فشار و همچنین تنشهای ایجادشده در بافتها، استخراج شد. نتایج نشان میدهد که انتشار موج فشار در سیال فضای سابآراکنوئید، به القای حرکت در سیال سیرینکس منجر میشود و با توقف سیال در انتهای سیرینکس، افزایش فشار موضعی به ایجاد تمرکز تنش در بافت نخاعی میانجامد؛ اما مقادیر این تنشها، کمتر از حد تحمل بافت نخاعی است و انتشار موج فشار در این شرایط، نمیتواند عامل اصلی توسعة سیرینکس باشد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Numerical Analysis of 3D Model of Spinal Cord in Syringomyelia Disease Conditions Using Fluid-Solid Interface Technique
نویسندگان [English]
- Hoda Mastari Farahani 1
- Nasser Fatouraee 2
1 M.Sc, Biomechanic Department, Biomedical Engineering Faculty, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Biomechanic Department, Biomedical Engineering Faculty, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
Syrinx growth in Syringomyelia desease causes progressive neurological disorders. Thus, the examination of effective factors in syrinx development is so important for controlling this desease. One of clinical assumptions related to the reason of syrinx development, considers the propagation of pressure wave shock in subarachnoid-space fluid as the main reason for fluid motion in syrinx and syrinx development and increasing damage to spinal cord. Modeling and analysis have been performed to test the theory in this research using finite element method. So a 3d model was created including syrinx, spinal cord, cerebrospinal-fluid in subarachnoid-space, dura mater and stenosis. Pressure puls stimulation was applied to the superior surface of the subarachnoid-space fluid model simulating arterial puls of skull. Cerebrospinal-fluid has been assumed as a Newtonian fluid with laminar flow. The solid phase has been considered to be linear elastic. The fluid-solid interface was analized using ADINA software and fluid flow characteristics were extracted including velocity and pressure field as well as tissue stresses. Results show that pressure wave propagation in subarachnoid-space fluid causes the induction of motion in syrinx fluid, and stress concentration is created in spinal tissue due to the fluid cessation in syrinx and increasing local pressure, however these stress values are lower than spinal tissue strength and pressure wave propagation in this situation cannot be the main reason of syrinx development.
کلیدواژهها [English]
- cerebrospinal-fluid hydrodynamics
- finite element method
- pressure wave propagation
- syrinx