بررسی جریان خون در آنوریسم مغزی بیمار با استفاده از تصاویر پزشکی

زمینه و هدف: آنوریسم مغزی موجب خونریزی درون‌جمجمه‌ای می‌شود که در نهایت می‌تواند به نقص عضو و یا مرگ بیمار بیانجامد. به‌همین دلیل، تحلیل بیماری و علل و خطرات ایجاد شده توسط آن از منظر بیومکانیکی اهمیت زیادی دارد. پژوهش کنونی با هدف شناخت خطر رشد و پارگی آنوریسم مغزی یک بیمار صورت پذیرفت.روش بررسی: نوع مطالعه، شبیه‌سازی محاسباتی، زمان مطالعه از آذر 1395 تا شهریور 1397 در دانشگاه تهران است. در پژوهش کنونی، با هدف بررسی آنوریسم مغزی بیمار خاص، از روش برهمکنش سیالساختار استفاده شد. همچنین، با در نظر گرفتن سرعت سیستول به‌عنوان شرایط اولیه مساله، دامنه سیال خون در سه مدل سیال (نیوتنی (newtonian)، غیرنیوتنی کارو (nonnewtonian carreau) و پاورلا (nonnewtonian powerlaw)) حل شد. سپس نتایج فشار بر روی دیواره برای حل به ansys software, version 15.0 (ansys inc., canonsburg, pa, usa) انتقال یافت و براساس سه مدل (الاستیک خطی، هایپرالاستیک نئوهوکین و مونی ریولین 5 پارامتری) حل شد.یافته‌ها: تنش برشی، فشار، سرعت جریان، جابه‌جایی دیواره و تنش فون میزز (vonmises stress) استخراج شد. با توجه به نتایج، دیواره به‌طور متوسط mm 1/8 جابه‌جا شد. همچنین، در میزان جابه‌جایی دیواره شریان با جنس دیواره ثابت و مدل مادی متفاوت برای خون، تفاوت چندانی مشاهده نشد. اما در صورت در نظر گرفتن مدل خون ثابت و جنس دیواره متفاوت در اندازه جابه‌جایی، تفاوت چشمگیری مشاهده شد.نتیجه‌گیری: با توجه به میزان جابه‌جایی دیواره آنوریسم در این بیمار با هندسه و محل آنوریسم خاص، بافت اعصاب 3 و 6 مغز تحت فشار قرار گرفته و در معرض آسیب بود. کمترین تنش برشی نیز در نزدیک گردن آنوریسم بود که موجب تحریک سلول اندوتلیال در همین ناحیه آنوریسم می‌گردید.

A patient-specific study of blood flow in a cerebral aneurysm using medical images

Background: Cerebral aneurysm disease causes intracranial hemorrhage by rupturing, which can eventually, lead to organ failure or death. For this reason, it is important to anticipate the reasons for rupturing of a cerebral aneurysm from biomechanical point of view. Investigating this disease may even help the physicians to find treatments and predict the patient rsquo;s situation. This research was conducted to understand risks of development and rupture of a patientspecific cerebral aneurysm.Methods: In a computational simulation, fluidstructure interaction method has been used for a patientspecific case. Also, considering the speed of the systole as the initial condition of the problem, the blood fluid domain has been solved in three types of fluid mathematical models (Newtonian, nonNewtonian Carreau, and nonNewtonian powerlaw). Then, the pressure results on the wall have been transmitted to ANSYS software, version 15.0 (ANSYS Inc., Canonsburg, PA, USA) and the structure has been solved based on three material models (linear elastic, hyperplastic NeoHookean and hyperplastic MooneyRivlin, with 5 parameters). The study was done in University of Tehran, Iran, from October 2016 to September 2018.Results: Shear stress, pressure, flow velocity, wall displacement and vonMises stress have been extracted from the simulations. The average wall displacement of the aneurysm was 1.8 mm. Also, no significant difference was found in the amount of arterial wall displacement, with constant wall material model and different blood models. However, a significant difference has been observed in the case of considering constant blood model and different wall material models in the value of displacement.Conclusion: With regard to the amount of displacement of the aneurysm wall in this particular patient, with the geometry and location of the specific aneurysm, the brain nerves 3 and 6 were under stress and exposed to damage. The minimum shear stress was in the aneurysm neck, which stimulates the endothelial cells in the area of aneurysm. In addition, the blood model didn rsquo;t had a significant effect on the displacement calculations, while the wall material model played a more decisive role.