بررسی تاثیر نرخ بازسازی کلاژن و پارامترهای تخریب الاستین در رشد آنوریسم آئورت شکمی

آنوریسم آئورت شکمی، بزرگ شدن تدریجی قطر آئورت است که در صورت پارگی می‌تواند زندگی بیمار را تهدید کند. فاکتورهای متعددی در خطر پارگی و رفتار آنوریسم تاثیرگذار هستند. یکی از این عوامل مهم مشخصات هندسی و پارامترهای بیومکانیکی آنوریسم است که یافتن ارتباط آن با روند رشد آنوریسم کمک شایانی به نظارت بر روند درمان، تصمیم‌گیری پیرامون فرایند درمان و غربال‌گری می‌کند. لذا لازم است تا خصوصیت‌های هندسی (شکل و اندازه) آنوریسم آئورت شکمی برای هر بیمار به طور اختصاصی جهت پیش‌بینی خطر پارگی آنوریسم و رفتار آن مورد بررسی قرار گیرد. مدل‌های رشد و بازسازی بر مبنای روش المان محدود به عنوان ابزاری جهت تشریح ویژگی‌های بیولوژیکی و پیش‌بینی پیش‌رفت و تکامل بیماری شناخته می‌شوند که پتانسیل خود را در شرایط بروز آنورسیم آئورت شکمی نشان داده‌اند. از این رو در این مقاله از مدل رشد و بازسازی تابع تنش استفاده شده است تا اشکال مختلفی از هندسه‌ی آنوریسم آئورت شکمی به کمک تابع آسیب الاستین و بازسازی کلاژن شبیه‌سازی شود. نتایج شبیه‌سازی نشان دهنده‌ی نقش میزان آسیب الاستین بر تغییرات هندسی آنوریسم و حساسیت بازسازی کلاژن بر توزیع تنش دیواره و سرعت انبساط بوده به طوری که با تغییر نرخ کلاژن از 0.07 تا 0.04 تنش دیواره تا 300 کیلوپاسکال افزایش یافته است. نتایج نشان داده که توزیع تنش و گسترش موضعی با میزان آسیب الاستین مطابقت دارد. تابع آسیب الاستین در محل حداکثر قطر و ایجاد شکل‌های مختلف آنوریسم آئورت شکمی موثر است. هم‌چنین تغییرات زمانی بر عمل‌کرد تخریب الاستین تاثیر مستقیم دارد. تولید کلاژن ناشی از تنش ایجاد شده، از دست دادن الاستین را جبران کرده و سرعت رشد آنوریسم را کنترل می‌کند. در نهایت این مدل محاسباتی قابلیت این را دارد که در آینده به طور اختصاصی پیچیدگی‌های رشد آنوریسم آئورت شکمی برای هر بیمار را به کمک تغییرات هندسی آنوریسم، میزان آسیب الاستین و تولید دوباره‌ی کلاژن در دیواره‌ی رگ به تصویر بکشد.

impact of collagen turnover rate and elastin degradation parameters on the enlargement of abdominal aortic aneurysm

an abdominal aortic aneurysm is a gradual enlargement of the diameter of the aorta, whichcan threaten the patient's life if it ruptures. several factors are effective in reducing aneurysm rupture risk and behavior. one of the important factors is the geometriccharacteristics of the aneurysm. it is necessary to examine the geometric characteristics(shape and maximum diameter) of abdominal aortic aneurysms for each patient to predictthe risk of aneurysm rupture and its behavior. growth and remodeling models based onthe finite element method are tools for describing biological characteristics and predictingthe progression of diseases such as abdominal aortic aneurysms. in this article, a stressmediatedgrowth and remodeling model was used to simulate different geometries ofabdominal aortic aneurysms with the help of elastin damage function and collagenturnover. the simulation results emphasized the role of elastin damage on the geometricalchanges of the aneurysm and the sensitivity of collagen turnover on wall stress distributionand expansion rate, so that with the change of the collagen rate from 0.07 to 0.04, the wallstress increased up to 300 kpa. the results showed that the stress distribution and localexpansion correspond to the amount of elastin damage. the elastin damage function playsa key role in determining the location of the maximum diameter and in creating differentforms of abdominal aortic aneurysms. furthermore, time changes have a direct impact onelastin degradation. the remodeling of collagen, which was caused by increasing stress,compensated for the loss of elastin and controlled the expansion rate of the aneurysm. inthe future, this computational model will have the ability to depict patient-specificabdominal aortic aneurysm growth with the help of the geometrical changes of theaneurysm, the amount of elastin damage, and collagen remodeling.