Τρισδιάστατη υπολογιστική προσομοίωση της παλλόμενης αιματικής ροής στην ομφαλική αρτηρία

Σκαλτσούνης, Παναγιώτης

dc.contributor.author	Σκαλτσούνης, Παναγιώτης	el
dc.date.accessioned	2021-05-24T04:54:32Z
dc.date.available	2021-05-24T04:54:32Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53486
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21184
dc.rights	Default License
dc.subject	Παλλόμενη ροή	el
dc.subject	Υπολογιστική προσομοίωση	el
dc.subject	Ομφάλιος λώρος	el
dc.subject	Ομφαλική αρτηρία	el
dc.subject	Ελίκωση	el
dc.subject	Pulsatile flow	en
dc.subject	Computational simulation	en
dc.subject	Umbilical cord	en
dc.subject	Umbilical artery	en
dc.subject	Coiling	en
dc.title	Τρισδιάστατη υπολογιστική προσομοίωση της παλλόμενης αιματικής ροής στην ομφαλική αρτηρία	el
dc.contributor.department	Τομέας ρευστομηχανικής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εμβιομηχανική	el
heal.classification	Υπολογιστική Ρευστομηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-10
heal.abstract	Εισαγωγή - Σκοπός: Τα αγγεία του ομφάλιου λώρου είναι δυνατόν να παρουσιάζουν αυξημένη ή ελαττωμένη ελίκωση, δηλαδή βαθμό σπειροειδούς περιέλιξης των ομφαλικών αρτηριών γύρω από την ομφαλική φλέβα. Οι διαταραχές της αγγειακής ελίκωσης του ομφάλιου λώρου είναι ένα θέμα το οποίο έχει απασχολήσει αρκετά την ιατρική κοινότητα σε σχέση με το αν αυτές σχετίζονται με επιπλοκές της κύησης. Έως τώρα, έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές κλινικές μελέτες πάνω σε αυτό το θέμα με αντιφατικά αποτελέσματα. Αν και έχουν σημειωθεί ενδείξεις που συσχετίζουν τη μη φυσιολογική ελίκωση με παθογένειες στο έμβρυο και τη μητέρα, ωστόσο εξακολουθεί να υπάρχει διχογνωμία στην ιατρική κοινότητα ως προς το ρόλο της παθολογικής ελίκωσης στην αιτιοπαθογένεση αιμοδυναμικών διαταραχών της εμβρυομητρικής κυκλοφορίας του αίματος. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετηθεί το ρευστομηχανικό υπόβαθρο της μη φυσιολογικής ελίκωσης των ομφαλικών αρτηριών, ώστε να εξετασθεί αν πράγματι είναι δυνατόν να προκύψουν αιμοδυναμικές διαταραχές σε περιπτώσεις παθολογικής ελίκωσης του ομφάλιου λώρου. Μεθοδολογία: Η μέθοδος που ακολουθήθηκε ήταν η διεξαγωγή τριδιάστατης προσομοίωσης με χρήση υπολογιστικού προγράμματος σε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Για την προσομοίωση εφαρμόστηκε η αριθμητική μέθοδος των πεπερασμένων όγκων για την οποία χρησιμοποιήθηκαν συνολικά δώδεκα μοντέλα ομφαλικών αρτηριών. Αρχικά, κατασκευάστηκαν οι γεωμετρίες των μοντέλων σε ειδικό πρόγραμμα τριδιάστατης σχεδίασης. Τα αρτηριακά αυτά μοντέλα είχαν διαφορετικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά ελίκωσης, ώστε να εξακριβωθεί ποια χαρακτηριστικά και με ποιο τρόπο επηρεάζουν τη ροή του αίματος. Στη συνέχεια, με βάση τα γεωμετρικά αυτά μοντέλα, δημιουργήθηκαν τα πλέγματα σε ειδικό πρόγραμμα πλεγματοποίησης. Για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων, κατασκευάστηκαν δύο ειδών πλέγματα για κάθε γεωμετρικό μοντέλο, ώστε να είναι δυνατή η σύγκριση και η αξιολόγησή τους. Κατόπιν, ορίστηκαν οι 2 συνοριακές συνθήκες του προβλήματος της ρευστομηχανικής και εκτελέστηκαν οι υπολογισμοί σε ειδικό πρόγραμμα λύτη, το οποίο επέλυσε το σύστημα των εξισώσεων Navier-Stokes μαζί με την εξίσωση συνέχειας του ρευστού. Η προσομοίωση χωρίστηκε σε δύο βασικές κατηγορίες. Η πρώτη είναι η μελέτη της μόνιμης ροής για σταθερή ταχύτητα του αίματος στην είσοδο της αρτηρίας. Η δεύτερη κατηγορία είναι η μελέτη της παλλόμενης ροής με μεταβαλλόμενη ταχύτητα του αίματος στην είσοδο της αρτηρίας. Αποτελέσματα: Κατά την ανάλυση των αποτελεσμάτων εξετάσθηκαν οι σχέσεις μεταξύ των αιμοδυναμικών στοιχείων και των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των μοντέλων προσομοίωσης. Από την προσομοίωση της μόνιμης ροής προέκυψε ότι η πίεση στην είσοδο της αρτηρίας αυξάνεται αναλογικά με το συνολικό αριθμό των σπειρών, ενώ εξαρτάται και από τη διάμετρο της σπείρας της ελίκωσης. Οι διατμητικές τάσεις των τοιχωμάτων βρέθηκε ότι επηρεάζονται από το δείκτη ομφαλικής ελίκωσης. Οι γραμμές ροής, όπως και η κατανομή της ταχύτητας σε μία διατομή της αρτηρίας, προέκυψε ότι σχετίζονται επίσης με τη διάμετρο της σπείρας της ελίκωσης, όπως και με το λόγο βήματος προς διάμετρο σπείρας. Από την προσομοίωση της παλλόμενης ροής, προέκυψε ότι οι μέσες τιμές που υπολογίστηκαν για την πίεση εισόδου βρίσκονται πολύ κοντά στις πιέσεις της μόνιμης ροής. Επίσης οι διατμητικές τάσεις αυξάνουν για μεγαλύτερους δείκτες ελίκωσης, και σε αυτές τις περιπτώσεις υπερελίκωσης οι μεταβολές τους κατά τη διάρκεια ενός καρδιακού παλμού είναι μεγαλύτερες από ό,τι για φυσιολογική ελίκωση και για υποελίκωση της ομφαλικής αρτηρίας. Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι είναι δυνατόν να προκληθούν διαταραχές στα αιμοδυναμικά μεγέθη σε περιπτώσεις παθολογικής ελίκωσης της ομφαλικής αρτηρίας. Εκτός από τον δείκτη ομφαλικής ελίκωσης, ο οποίος είθισται να λαμβάνεται υπ’ όψιν στις ιατρικές μελέτες, προκύπτει από τα αποτελέσματά μας ότι και άλλα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, όπως ο συνολικός αριθμός των σπειρών, η διάμετρος της σπείρας και ο λόγος της με το βήμα της σπείρας, είναι δυνατόν να επηρεάσουν την αιμοδυναμική της εμβρυομητρικής κυκλοφορίας.	el
heal.advisorName	Τσαγγάρης, Σωκράτης	el
heal.advisorName	Μανόπουλος, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Τσαγγάρης, Σωκράτης	el
heal.committeeMemberName	Αλεξόπουλος, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	121 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true