Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

طول پیوند و نقش آن در موفقیت بای پس کرونری از طریق تحلیل المان محدود در حالت بدون خون

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، آزمایشگاه سیالات زیستی

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده
سرخرگ‌های کرونری وظیفه تأمین خون غنی از اکسیژن برای عضله قلب را بر عهده دارند و انسداد آن‌ها بر اثر آترواسکلروزیس می‌تواند منجر به ایست قلبی شود. یکی از روش‌های درمانی رایج برای رفع این انسداد، جراحی بای‌پس کرونری است که در آن با استفاده از گرافت‌هایی مانند شریان رادیال، شریان سینه‌ای داخلی و ورید صافن، مسیر جایگزینی برای جریان خون ایجاد می‌شود. طراحی بهینه گرافت‌ها از منظر هندسی، به‌ویژه طول گرافت، می‌تواند نقش مؤثری در افزایش دوام پیوند و کاهش عوارض پس از جراحی ایفا کند. در این پژوهش، اثر طول گرافت بر پارامترهای مکانیکی مؤثر بر استحکام پیوند مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ۱۲ مدل هندسی با طول‌های متفاوت گرافت ( طول‌های بی‌بعد 03/۱، ۰۵/۱، ۱۲/۱ و ۲/۱) برای هر یک از سه گرافت رایج طراحی شد و تحلیل اجزای محدود به‌صورت خشک و بدون درنظرگرفتن سیال، تنها روی دیواره کرونری و گرافت انجام گرفت. همچنین برای شبیه‌سازی بهتر شرایط فیزیولوژیک، حرکت دیواره کرونری میزبان ناشی از سیکل قلبی به دیواره کرونری اعمال شد. نتایج نشان داد که در حالت کرونری متحرک، با افزایش طول گرافت، تنش فون مایسز و چگالی انرژی کرنشی گرافت کاهش یافته و در نتیجه احتمال نارسایی‌های مکانیکی دیواره گرافت کاهش می‌یابد؛ در مقابل، در حالت کرونری ثابت، رابطه‌ی منظمی میان طول گرافت و پارامترهای مکانیکی مشاهده نشد. بعلاوه با مقایسه مقادیر تنش با تنش نهایی پارگی بافت گرافت‌ها، مشخص شد که استفاده از گرافت‌های رادیال و صافن با حالت هندسی کشیده (طول 03/1)، خطر پارگی گرافت را بسیار تشدید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Graft Length and Its Role in Coronary Bypass Success via Finite Element Analysis in a Blood-Free State

نویسندگان English

Mohammad Saleh Kazemi 1
Nasser Fatouraee 2
Aisa Rassoli 3
1 Amirkabir University of Technology, Biomedical Engineering department, Biofluid laboratory
2 Associate Professor Amirkabir University of Technology Tehran, Iran
3 Mechanical Eng., KN Toosi University
چکیده English

Coronary arteries are responsible for supplying oxygen-rich blood to the heart muscle, and their obstruction due to atherosclerosis can lead to cardiac arrest. One of the common treatments for this obstruction is coronary artery bypass grafting (CABG), in which grafts such as the radial artery, internal thoracic artery, and saphenous vein are used to create an alternative pathway for blood flow. The optimal geometric design of grafts, particularly their length, can play a significant role in improving graft durability and reducing postoperative complications. In this study, the effect of graft length on mechanical parameters influencing graft integrity was investigated. To this end, 12 geometric models with different graft lengths (dimensionless lengths of 1.03, 1.05, 1.12, and 1.2) were designed for each of the three commonly used graft types, and finite element analysis was performed in a dry state without considering fluid flow, focusing solely on the coronary and graft walls. Furthermore, to better simulate physiological conditions, the motion of the host coronary wall caused by the cardiac cycle was applied to the coronary artery. The results showed that, in the case of a moving coronary artery, an increase in graft length led to a reduction in von Mises stress and strain energy density within the graft, thereby lowering the likelihood of mechanical failure of the graft wall. In contrast, for a fixed coronary artery, no consistent relationship was observed between graft length and the mechanical parameters. Moreover, comparison of stress values with the ultimate tensile strength of the graft tissues revealed that the use of radial artery and saphenous vein grafts in a stretched configuration (length 1.03) significantly increases the risk of graft rupture.

کلیدواژه‌ها English

Coronary Artery Bypass Grafting (CABG)
Vascular Graft Graft Length
Finite Element Method (FEM)
Coronary Motion
von Mises Stress
دوره 19، شماره 3
پاییز 1404
صفحه 100-110

  • تاریخ دریافت 23 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 20 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 03 شهریور 1404