Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9962
Title: Υπολογισμός αιμοδυναμικών δεικτών με τη χρήση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής για τον προσδιορισμό πιθανών σημείων δημιουργίας αθηρωμάτων στις στεφανιαίες αρτηρίες
Other Titles: Calculation of hemodynamic indices using computational fluid dynamics to determine possible atheromas generating in the coronary arteries
Authors: Μπουτόπουλος, Ιωάννης
Keywords: Υπολογιστική ρευστοδυναμική
Αθηρωματική πλάκα
Αιμοδυναμικοί δείκτες
Keywords (translated): Computational fluid dynamics
Atherosclerosis
Hemodynamics indices
Abstract: Η αθηρωμάτωση είναι μια χρόνια αγγειακή νόσος των μεσαίων και μεγάλων αρτηριών. Είναι μια εξελικτική νόσος που αρχίζει από τη παιδική ηλικία και έχει κλινικές εκδηλώσεις από τη μέση έως την ώριμη ενήλική ζωή. Θεωρείται η κύρια αιτία νοσηρότητας και θνησιμότητας στο αναπτυγμένο κόσμο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύχθηκαν δυο διαφορετικές τεχνικές προσέγγισης αρτηριακού τοιχώματος (σταθερό-Rigid και ελαστικό-FSI) με σκοπό τον προσδιορισμό αιμοδυναμικών δεικτών (διατμητική τάση-WSS, μέση χρονική διατμητική τάση-TAWSS, δείκτης διατμητικής ταλάντωσης-OSI, σχετικός χρόνος παραμονής-RRT) μέσω των οποίων μπορεί να προσδιοριστούν οι περιοχές ανάπτυξης της αθηρωματικής πλάκας στις στεφανιαίες αρτηρίες. Αρχικά, γίνεται μια λεπτομερή παρουσίαση του ιατρικού προβλήματος, ώστε να γίνει κατανοητή η σημασία της ανάπτυξής του υπολογιστικού μοντέλου με σκοπό τον υπολογισμό παραμέτρων οι οποίες μπορούν να φανούν χρήσιμές στη κλινική αντιμετώπιση της νόσου. Κατά τη διάρκεια ανάπτυξης των μοντέλων πραγματοποιήθηκε κατάλληλη επεξεργασία δεδομένων υπολογιστικής τομογραφίας (CT) τα οποία αντλήθηκαν από τη βάση δεδομένων του Αττικού Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου. Στη συνέχεια, μέσω των προγραμμάτων MATERIALISE MIMICS και GEOMAGIC STUDIO έγινε η τρισδιάστατη ανακατασκευή και η επεξεργασία των στεφανιαίων αρτηριών αντίστοιχα. Στο επόμενο στάδιο, οι γεωμετρίες που προέκυψαν από την επεξεργασία εικόνας εισήχθησαν στο λογισμικό εμπορικού κώδικα ANSYS όπου και αναπτύχθηκαν τα υπολογιστικά μοντέλα ρευστομηχανικής. Ως συνοριακές συνθήκες, εφαρμόστηκαν φυσιολογικές κυματομορφές πίεσης και ροής του αίματος στις στεφανιαίες αρτηρίες. Αναλυτικότερα, επικεντρωθήκαμε στη μελέτη της διχάλας της αριστερής στεφανιαίας αρτηρίας (Left Coronary Artery). Μελετήσουμε και στις δύο προσεγγίσεις χωριστά (σταθερού-Rigid και ελαστικού-FSI τοιχώματος), το κατά ποσό η μεταβολή στο μήκος της γεωμετρίας επηρεάζει τους αιμοδυναμικούς δείκτες στη διχάλα της αριστερής στεφανιαίας αρτηρίας. Σε κάθε γεωμετρία έγινε μελέτη για την επιλογή του καταλληλότερου πλέγματος (mesh). Στο τέλος, συγκρίναμε τις δύο τεχνικές ώστε να προσδιορίσουμε κατά πόσο επηρεάζονται οι αιμοδυναμικοί δείκτες όταν λαμβάνουμε υπόψη την κίνηση της στεφανιαίας αρτηρίας εξαιτίας της ροής του αίματος μέσα σε αυτή. Συνοπτικά, στη παρακάτω εργασία απαντάμε σε ερωτήματα που σχετίζονται με τη κλινική χρησιμότητα και σπουδαιότητα αλλά και σε προβλήματα τεχνικής φύσεως. Μελετήθηκαν τέσσερις διαφορετικοί αιμοδυναμικοί δείκτες που εν’ δυνάμει υποδηλώνουν τα σημεία ανάπτυξης της αθηρωματικής πλάκας ενώ υπάρχει δυνατότητα για δημιουργία νέων δεικτών. Απαντάμε στα ερωτήματα, ποια από τις δυο προσεγγίσεις που αναπτύχθηκαν είναι η καταλληλότερη και κατά πόσο το μήκος της γεωμετρίας επηρεάζει τους αιμοδυναμικούς δείκτες στο σημείο μελέτης, έτσι ώστε αν είναι δυνατό να μελετήσουμε τοπικά μια περιοχή ώστε να μειώσουμε τον υπολογιστικό χρόνο της λύσης.
Abstract (translated): The atherosclerosis is a chronic vascular disease of medium and large arteries. It is a progressive disease which starts from infancy and have clinical manifestations from the middle to the mature adulthood. It is considered the main cause of morbidity and mortality in the developed world. This thesis developed two different arterial wall approach techniques (Rigid and FSI) to determine the hemodynamic indices ( Wall Shear Stress-WSS, Time Average Wall Shear Stress-TAWSS, Oscillatory Shear Index-OSI, Relative Residence Time-RRT ) through which the growth sites of atherosclerotic plaque can be identified in the coronary arteries. Initially, there is a detailed presentation of the medical problem, to understand the importance of the development of a computational model for the calculation of parameters that can be useful in the clinical management of the disease. During the modeling we processed computed tomography data (CT) that they derived from the database of the University Hospital of Attiko. Then through MATERIALISE MIMICS and GEOMAGIC STUDIO programs we did the three-dimensional reconstruction and the processing of the coronary arteries, respectively. Specifically, we focused on the study of the branch of the left coronary artery (Left Coronary Artery). We study at both approaches separately (Rigid and FSI), whether the change in length of geometry affects the hemodynamic indices at the branch of the left coronary artery. A study was done in each geometry for selecting the most appropriate grid. Finally, we compared the two techniques, to determine whether hemodynamic indices affected when we consider the movement of the coronary artery due the blood flow in it. In summary, in this study we answer questions, that related to the clinical utility, importance and to technical problems. They studied for different hemodynamic indices that potentially suggest the growth points of the plaque with the possibility to create new ones. We answer the questions, which of the two approaches developed are appropriate and whether the length of geometry affects hemodynamic indices at the point of interest so, if it is possible, to study a local area to reduce the computing time of the solution.
Appears in Collections:Τμήμα Ιατρικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Mpoutopoulos(med).pdf5.52 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.