حل تحلیلی جریان دوبعدی خون در بالن با باز و بسته‌شدن به‌‌صورت متناوب، کاربرد در دستگاه‌های کمک‌قلبی داخل و خارج آئورتی

هدف این مقاله مطالعه و بررسی پارامترهای همودینامیک خون مانند سرعت های شعاعی و طولی، تغییرات فشار و تنش برشی دیواره در یک بالن با یک طرف بسته است. کاربرد این تحقیق در دستگاه کمک قلبی داخل آئورتی (مثلا آویسنا) یا خارج آئورتی همراه با بالن است که به صورت متناوب باز و بسته می شود است. باز و بسته شدن این بالن باعث افزایش انرژی خون و پمپاژ بهتر آن به سمت سیستم خون رسانی بدن می شود. مساله به صورت مدل دوبعدی با تقارن محوری و به صورت حل تحلیلی برای رگ آئورت بررسی می شود. تحقیق پیش رو ادامه حل عددی دستگاه کمک قلبی داخل و خارجی آئورتی در مقالات گذشته نویسندگان حاضر به صورت تحلیلی و دو بعدی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که سرعت طولی جریان خون با حرکت از ابتدا یعنی طرف بسته به سمت انتهای بالن افزایش می یابد. در یک زمان معین با حرکت از دیواره های بالن به سمت مرکز بالن، سرعت شعاعی خون کاهش می یابد که مبین سرعت نزدیک به صفر جریان خون در مرکز بالون است. هرچه به سمت انتهای بالن نزدیک می شویم فشار در طول بالن کاهش می یابد. اگرچه تنش برشی دیواره با کوچک شدن بالن افزایش می یابد اما مقدار متوسط آن از مقدار تنش برشی دیواره در حالت طبیعی در رگ آئورت کمتر است که می تواند بیان کننده این مطلب باشد که ماده انتخاب شده برای جنس بالن، برای استفاده در طرح دستگاه کمک قلبی مناسب است.

Analytical Tow-Dimensional Modeling of Blood Flow in a Balloon with Periodic Inflation and Deflation; Application in Intra- and Extra-Aortic Cardiac Assist Devices

The aim of this study is to investigate hemodynamic parameters such as radial and longitudinal velocities, pressure gradients, and wall shear stress of blood flow through a timevarying radius tube with one end closed. Application of this research is in the intra (as AVICENA) and extra cardiac assist devices, in which their balloons can increase the blood rsquo;s energy by its periodic inflation and deflation and it makes the blood to be pumped strongly into the aorta. The equation is considered as a twodimensional model with axial symmetry and analyzed as an analytical solution for aorta. This research shows the continuation of the numerical analysis of the intra and extraaortic cardiac assist device in the past papers of the authors in an analytical and twodimensional model. Results show that the longitudinal velocity is increased as we move from balloon inlet to the balloon outlet along the length of balloon. At a specific time as we move from the balloon walls towards to the centerline of the balloon, the radial velocity of blood flow decreases. It means that the blood flow radial velocity at the centerline of the balloon is close to zero. Pressure is decreased as we move from the end closed to the balloon outlet. Although the wall shear stress increases during contracting of balloon, its value is less than that of existing in aorta, thereby concluding that the chosenballoon properties may be appropriate to be used for the balloon implanted in the aorta.