تحلیل عددی اثر درصد گرفتگی و زاویه خم عروق بر توزیع فشار و سرعت جریان خون با استفاده از CFD

بیماریهای قلبی عروقی ناشی از گرفتگی عروق همچنان یکی از مهمترین عوامل مرگ و میر در جهان به شمار می روند و درک دقیق رفتار همودینامیکی جریان خون در عروق دچار تنگی نقش کلیدی در پیش بینی و مدیریت این بیماری ها دارد. تغییرات هندسی عروق به ویژه درصد گرفتگی و زاویه خم عروق می تواند به طور قابل توجهی بر توزیع فشار، سرعت جریان و تنش های وارد بر دیواره رگ تاثیر بگذارد. هدف از این مطالعه تحلیل عددی اثر همزمان درصدهای مختلف گرفتگی و زوایای خم عروق بر رفتار جریان خون با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است. در این پژوهش مدل های سه بعدی از عروق تکی با درصدهای مختلف گرفتگی (کم، متوسط و شدید) و زوایای خم متفاوت (ملایم تا زیاد) ایجاد شدند. شبیه سازی جریان خون با استفاده از نرم افزار ABAQUS و بر اساس حل معادلات حاکم ناویر استوکس انجام گرفت. خون به عنوان سیالی نیوتنی و تراکم ناپذیر فرض شد و تحلیل ها در شرایط جریان پایا و دیواره های صلب صورت پذیرفت. شرایط مرزی مناسب در ورودی و خروجی عروق اعمال و توزیع فشار و سرعت جریان به عنوان پارامترهای اصلی خروجی بررسی شدند. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که با افزایش درصد گرفتگی سرعت جریان در ناحیه تنگی به طور چشمگیری افزایش یافته و افت فشار قابل توجهی در طول عروق ایجاد می شود. همچنین افزایش زاویه خم موجب نامتقارن شدن توزیع سرعت و تمرکز فشار در دیواره خارجی خم گردید. ترکیب گرفتگی های شدید با زوایای خم بزرگ بحرانی ترین شرایط همودینامیکی را ایجاد کرده و منجر به شکل گیری نواحی با سرعت کم و آشفتگی جریان در پایین دست تنگی می شود. یافته های این مطالعه نشان می دهد که برهم کنش غیرخطی بین درصد گرفتگی و زاویه خم عروق نقش تعیین کننده ای در رفتار جریان خون دارد. نتایج به دست آمده می تواند به بهبود تحلیل های همودینامیکی، ارزیابی ریسک گرفتگی عروق و توسعه مدل های دقیق تر در مهندسی پزشکی کمک کند.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) ، گرفتگی عروق ، زاویه خم عروق ، توزیع فشار و سرعت جریان خون ، شبیه سازی عددی جریان خون