Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

تأثیر قطر آئورت صعودی بعد از جراحی تعویض دریچه آئورت در بیماران دارای دریچه دولختی: یک مطالعه موردی با استفاده از روش تعامل سیال-ساختار

نوع مقاله : ویژه‌نامه‌ی پدیده‌های انتقال در سیستم‌های بیولوژیکی (پاییز 1403)

نویسندگان

1 استاد، مرکز تحقیقات مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی تبریز، دانشکده مهندسی پزشکی، تبریز ایران

2 دانشگاه صنعتی تبریز، دانشکده مهندسی پزشکی، تبریز، ایران

چکیده
پیشرفت‌های مدل‌سازی ریاضی این امکان را فراهم کرده‌اند تا با اتکا به هندسه‌ها و شرایط مرزی الهام گرفته از هر بیمار بتوانیم با شبیه‌سازی‌های عددی بیماری‌ سیستم گردش خون آن بیمار را مورد مطالعه قرار دهیم. تنگی دریچه آئورت یکی از شایع‌ترین اختلالات مزمن دریچه آئورت به‌ویژه در بیماران با دریچه آئورت دولختی است، که می‌تواند بر همودینامیک جریان خون و ساختار آئورت تأثیر بگذارد. اگرچه جراحی تعویض دریچه آئورت یک درمان قابل قبول برای موارد شدید است، اما نمی‌تواند ریسک گشاد شدن آئورت صعودی را ازبین ببرد و ممکن است نیاز به انجام دوباره عمل جراحی بر روی آئورت باشد. هدف این مطالعه بررسی چگونگی تأثیر کاهش قطر آئورت صعودی بر پارامترهای همودینامیک جریان خون و دیواره رگ، با استفاده از روش تعامل سیال-ساختار است. این مطالعه شامل دو مدل سه‌بعدی الهام گرفته از آئورت بیماران با دریچه آئورت دولختی که جراحی تعویض دریچه را تجربه کرده‌اند و یک مورد سالم است. یافته های این تحقیق حاکی از آن است که حتی پس از جراحی تعویض دریچه، اندازه‌ سرعت، تنش برشی دیواره و تنش فون میسس در دو مورد بیمار نسبت به مورد کنترل بالاتر است. بیشینه تنش فون میس سیستول در آئورت صعودی در مدل 2 برابر با 250 کیلوپاسکال و در مدل 3 برابر با 186 کیلوپاسکال بدست آمد، که هر دو بالاتر از مقدار مدل کنترل (101 کیلوپاسکال) بود. کاهش 5 درصدی در قطر آئورت صعودی مدل 2 باعث کاهش 6،5 درصدی تنش فون میسس شد. با کاهش قطر آئورت صعودی در این دو بیمار، حداکثر تنش فون میسس سیستولیک کاهش یافت، در حالی که تغییر محسوسی در تنش برشی مشاهده نشد. نتایج نشان می دهد لزوما تعویض دریچه آئورت شرایط همودینامیکی این بیماران را به حالت طبیعی بر نمی گرداند.اما انتخاب زمان و میزان جراحی ترمیم قطر آئورت صعودی در این بیماران بسیار حیاتی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The Impact of Ascending Aorta Diameter after Aortic Valve Replacement in Patients with Bicuspid Valves: A case study using fluid-structure interaction method

نویسندگان English

Hanieh Niroomand-Oscuii 1
yasaman darvishi 2
1 Professor, Biomedical Engineering Department, Sahand University of Technology,Tabriz, Iran
2 Department of Biomedical Engineering, Tabriz University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده English

Advances in mathematical modeling have enabled the use of patient-inspired geometries and boundary conditions in numerical simulations of the cardiovascular system to study its diseases. Aortic stenosis (AS) is one of the most common chronic aortic valve disorders, especially in patients with a bicuspid aortic valve (BAV), affecting both blood flow hemodynamics and the structure of the aorta. While aortic valve replacement (AVR) surgery is an accepted treatment for severe cases, it does not eliminate the risk of ascending aorta (AAO) dilation, and reoperation on the aorta may become necessary.

This study investigates how hypothetically reducing the diameter of the AAO could affect blood flow hemodynamic factors and the structural domain using the fluid-structure interaction (FSI) method. The study involves two 3D patient-inspired models of the aorta from BAV patients who have undergone AVR surgery, along with one healthy model. The results show that even after AVR, velocity magnitude, wall shear stress, and von Mises stress are higher in these two cases compared to the control. The maximum von Mises stress in the ascending aorta was found to be 250 kPa in Model 2 and 186 kPa in Model 3, both of which are higher than the control model value of 101 kPa. A 5% reduction in the diameter of the ascending aorta in Model 2 resulted in a 6.5% decrease in von Mises stress. Reducing the diameter of the AAO in these models decreased the systolic maximum von Mises stress across all models, while wall shear stress showed no significant change. The results indicate that replacing the aortic valve does not necessarily restore the hemodynamic conditions of these patients to normal. However, the timing and extent of surgery to repair the ascending aorta in these patients are crucial.

کلیدواژه‌ها English

Fluid-structure interaction
Aortic stenosis
Bicuspid aortic valve
ascending aorta dilatation
Numerical simulation
دوره 18، شماره 2
تابستان 1403
صفحه 205-218

  • تاریخ دریافت 23 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 20 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 21 فروردین 1404