در این پایان نامه شبیه سازی از جریان خون در رگ کاروتید شخصی 54 ساله انجام شده است و این شبیه سازی با استفاده از یک هندسه ی واقعی از نمونه ی سی تی اسکن و سپس پردازش آن انجام شده است. برای شبیه سازی از نرم افزار ansys-cfx به روش حجم محدود برای حل معادلات سیال استفاده شده است. در نظر گرفتن اندرکنش سازه و سیال به شرایط مساله اضافه شده تا بتواند نتایج را به واقعیت نزدیک کند. برای سیال خون هم از مدل نیوتنی و هم مدل غیر نیوتنی استفاده شده است. شرایط مرزی در ورودی به صورت دبی جرمی تعریف شده است و جریان به صورت غیر دائم است. همچنین در ورودی و خروجی ها جابه جایی آن ها بسته شده است. پارامتر های همودینامیکی سیال از جمله سرعت، تنش برشی دیواره و فشار مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که اضافه شدن الاستیک بودن جداره به شرایط تحقیقات باعث شده سرعت در نزدیک جداره ها بیشتر و از پیشرفت آتروسکلروز جلوگیری کند که این از خواص طبیعی عروق است که دربیشتر تحقیقات قبلی که جداره صلب فرض می شده، این نکته قابل پیش بینی نبوده است. همچنین در اواسط شریان کاروتید اصلی ناحیه ای بیشترین جابه جایی را دارد که می‍توان گفت آن نقطه بیشترین احتمال آنوریسم و همچنین کمترین احتمال آتروسکلروز را نسبت به سایر نقاط دارد. در کاروتید داخلی با توجه به زاویه کم دو شاخه (حدود 37 درجه) هیچ گونه جریان برگشتی بوجود نمی اید ولی بیشینه سرعت به سمت جدار داخلی خواهد بود. بنابراین سرعت در جدار خارجی پایین است و در نتیجه تنش برشی بسیار پایین است که شرایط را برای پیشرفت آتروسکلروز فراهم می سازد. در کاروتید خارجی به دلیل زاویه ی بیشتری که نسبت به کاروتید داخلی دارد جریان کمتری از آن عبور می کند و سرعت در جدار خارجی آن بسیار پایین تر و در نتیجه تنش برشی بسیار کمی نسبت به سایر نقاط این رگ دارد که شرایط بسیار مناسبی را برای پیشرفت آتروسکلروز بوجود می اورد. در دو طرف محل دوشاخه در جدار کاروتید اصلی نقاطی وجود دارد که تنش یرشی در آن به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد و این نواحی را مستعد بیماری آنوریسم می کند. با تحلیل مدل های مختلف سیال نیوتنی و غیر نیوتنی این نتایج حاصل شد که روش کارو و کارو یاسودا روش های مناسب تری نسبت به روش کراس هستند زیرا در روش کراس با افزایش گرادیان سرعت، نرخ کرنش برشی افزایش می یابد و این افزایش باعث کم شدن لزجت می شود در حالی که در روش کارو و کارو یاسودا با افزایش نرخ کرنش برشی لزجت به لزجت در حالت نیوتنی نزدیک می شود که این مساله باعث شده نتایج واقعی تری برای سیال خون نسبت به روش کراس مشاهده شود. با تحلیل نتایج حاصل از یک نمونه ی واقعی می توان با بررسی پارامترهای آن به پیش بینی بیماری های عروق پرداخت و شخص را از این موضوع آگاه کرد تا فعالیت های روزانه خود را، اعم از فعالیت های ورزشی و رژیم غذایی با توجه به خطراتی که وی را تهدید می کند برنامه ریزی کند. جریان خون، سیال نیوتنی و غیر نیوتنی، ansys-cfx، اندر کنش سازه و سیال

به منظور بررسی هیدرودینامیکی دستگاه گردش خون و بخصوص ایمپلنتهای آن، دستگاه مشابه سازی لازم است که بتواند بارهای هیدرودینامیکی و نحوه رانش ان را تقلید نماید. در این پروژه، مدار نوسان ساز مشابه ساز هیدرودینامیکی گردش خون با اجزای زیر طراحی شده است: دستگاه رانش و موج ساز سیال - کامپلیانس های سیستمی - مقاومت متغیر محیطی - اجزای این مدار بصورت جداگانه و با در نظر گرفتن الزامات استانداردهای بین المللی bs و iso,en برای آزمون دریچه های قلبی محاسبه و طراحی شدند و در نهایت مدار الکتریکی معادل دستگاه با کمک نرم افزار matlab6.5 (simulink5) تحلیل شد.

دانشمندان به صورت تجربی و با استفاده از نتایج کلنیکال به این نکته پی برده اند که جدار بیرونی شریان کاروتید داخلی نسبت به پیدایش توسعه و پلاک های آترواسکلروتیک که سکته مغزی در پی دارند، بسیار حساس می باشد. به سبب تبعات ناخوشایند و بعضاً غیر قابل جبران گرفتگی های شدید شریان کاروتیدی، لزوم تشخیص و کشف گرفتگی های خفیف ((mild stenosis کمتر از 25% در مراحل بسیار اولیه بیماری های آترواسکلروتیک، احساس می شود. در این تحقیق رفتا همودینامیکی جریان خون در مدل سه بعدی سالم همچنین دارای گرفتگی دو شاخه شریان کاروتیدی با زوایای راس مختلف و دبی های جرمی متفاوت گذرنده از ورودی شریان کاروتید مشترک، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای تشریح رفتار خون به عنوان سیال غیر نیوتنی روابط متعددی وجود دارد. مدل k-l از جمله بهترین روابط جهت در نظر گیری خون به عنوان سیال غیر نیوتنی ویسکوالاستیک با رفتار shear thinning می باشد. بررسی رفتار همودینامیکی خون در شریان کاروتید سالم و دارای گرفتگی هدف اصلی از انجام این تحقیق است. بدین منظور مدل سه بعدی شریان سالم و دارای گرفتگی توسط نرم افزار gambit ایجاد شده و پس از ایجاد شبکه بندی و اعمال شرایط مرزی مناسب در نرم افزار fluent تحلیل و نتایج ارایه گردیده است. بطور کلی مشاهده گردید که در محل انشعاب بع ع8لت بروز تغییرات در مسیر جریان خون و بوجود آمدن عوامل نظیر جدایش جریان و مناطق جریان چرخشی، احتمال تشکیل پلاک های آترواسکلروزی در ناحیه پروکزیمال دیواره خلفی سینوس کاروتید به دلیل نرخ برشی پ1ایین روی دیواره، بیشتر می باشد. با ایجاد گرفتگی در این ناحیه با کاهش دبی عبور از شریان کاروتید داخلی و با افزایش زاویه دو شاخه، با کاهش دبی عبور از شریان کاروتید خارجی مواجه خواهیم بود. همچنین ملاحظه گردید که فشار در ناحیه stenosis کمتر است. هرچند که اثر درصد گرفتگی بر افت فشار مهم به نظر می رسد، ولی اثر زاویه انشعاب نیز در افزایش مقاومت در برابر عبور جریان به وضوح مشاهده می گردد. بطور کلی هر چه درصد گرفتگی افزایش یابد، اختلاف فشار ابتدا و انتهای شریان کلروتید ica سیر صعودی خواهد داشت. بتابر این، زاویه انشعاب و میزان استنوسیز دو فاکتور مهم در هنگام تفسیر آنژیوگرام های کاروتید بشمار خواهند آمد. بطور کلی، حضور گرفتگی دو منطقه مشخصی را در داخل ic و در مجاورت دیواره خارجی بوجود می آورد. منطقه اول در منطقه سینوس بوده و همراه مقادیر با تنش برشی بسیار بالا می باشد. منطقه دوم در خارج از منطقه سینوس بوده و همراه مقادیر با تنش برشی‍ کم می باشد. مهمترین اثر گرفتگی های با درصد بالا افزایش مقدار تنش برشی در ناحیه سینوس و مناطق با تنش برشی کم در پایین دست گرفتگی می باشد. این تغییرات زیاد در مقادیر تنش برشی غیر فیزیولوژیک بوده و می تواند باعث دو عامل یکی رشد بیماری و دیگری سبب کنده شدن ذرات رسوبی از جداره شده که به صورت ذرات متحرک (آمپولی) در سیستم گردش خون به حرکت درآیند و این امر نهایتا می تواند منجر به سکته مغزی گردد.

با توجه به مرگ و میرها و عوارض ناشی از مشکلات قلبی و عروقی و اهمیت موضوع برای سلامت جوامع بشری انگیزه ای شد که به بررسی جریان خون در عروق کرونر پرداخته شود. این امر به همراه تلاشهای فراوانی که در گذشته حال و آینده در رابطه باهمین موضوعات صورت می گیرند منجر به شناخت دقیق تر موضوع و در نهایت پیشگیری درمان و مراقبت های بهتر و موفق تر خواهد شد. در این پژوهش ابتدا نگاهی کلی به محیطی که در ان تحقیق صورت می گیرد یعنی سیستم دستگاه گردش خون قلب و عروق کرونر انداخته و در این میان به بررسی روشهای مناسب سنجش مشخصه های مکانیکی جریان سیال نیز می پردازیم. سپس چندین روش تصویر برداری که منجر به تشخیص و بازسای هندسه رگ می شود مطرح می گردد و بعد از انتخاب بهترین روش شیوه ای مناسب برای بازسازی هندسه 3 بعدی 2 رگ کرونری است و سالم که در این تحیق انتخاب شده است ارایه می شود و پس از شرح کوتاهی از متد حل عددی و معادلات حاکم بر جریان سیال خون و اهمیت اندازه گیری و بررسی فاکتورهای کلیدی چون سرعت و تنش برشی روی دیواره اقدام به حل معادلات مذکور توسط نرم افزاز fluent نموده و به بررسی و تفسیر مشاهدات بعمل آمده از تصاویر و نمودارهای بدست آمده در حالتهای و شرایط مختلف عروق من جلمه در شرایط تحلیل جریان پایدار و یا ضربانی رژیم جریان آرام یا درهم با استفاده از مدلهای نیوتنی و غیر نیوتنی پرداخته می شود به نتایج مهم مختلفی دست می یابیم که مهمترین آن مطلوب شناخته شدن بکارگیری مدل نیوتنی برای تقریب لزجت خون در اغلب اوقات جهت بررسی عروق به جز موارد ویژه که نیاز به جزییات و بررسی های دقیق تر در شرایط خاص می باشد است

در این پایان نامه یک بررسی تجربی بر روی دستگاه همودیالیز ساخته شده در سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی انجام گرفته است . ابتدا کلیات عمل همودیالیز شرح داده شده و سپس به بررسی روش های مختلف این عمل و طرز کار دستگاههای مختلف پرداخته شده است . در دستگاه همودیالیز قطعاتی نقش اساسی در کارکرد مطلوب فرایند را دارا می باشند. از جمله این قطعات می توان به گرمکن، هواگیر، پمپها، لوله ها و ... اشاره نمود. برای بهینه سازی دستگاه اشراف به دانش فنی این اجزا ضروری می باشد که پس از بدست آوردن منحنی های مشخصه هیدرولیکی اجزا با تغییر پارامترهای خاص می توان دستگاه را بهینه نمود. این عمل توسط آزمایش و تئوری انجام گرفته است . برای داشتن یک همودیالیز مطلوب ، باید مقدار آبگیری بطور دائمی و مستقیم کنترل شود و این به آن معنی است که باید یک فیدبک مستقیم از آبگیری بدست آید. این مهم توسط طرح یک سیستم آبگیری ویژه عملی شد. در نهایت تعیین پایداری سیستم از مسائل مهمی است که بررسی گشته است .

در این کار تحقیقاتی تغییر حجم مایعات بدن خصوصا" پلاسما و همچنین تغییرات غلظت سرمی سدیم و اوره در طی دیالیز با استفاده از ترکیب دو مدل ترانس کپیلاری و ترانس سلولار بدست آمده است .

برای تشریح خون بعنوان سیال غیرنیوتنی چندین رابطه وجود دارد. مدل اصلاح شده کاسون از جمله بهترین روابط برای درنظر گرفتن خاصیت غیرنیوتنی سیال خون است که تاثیر سطح هماتوکریت و دمای خون را نیز در نظر می گیرد. بررسی تاثیر همزمان وجود انشعاب رگ پیوندی و گرفتگی رگ میزبان در مدلی که سیال غیرنیوتنی خون در آن جاری است پژوهش ارائه شده دراین مقاله را تشکیل می دهد. بررسی رفتار جریان خون بعنوان سیالی غیرنیوتنی در رگ دچار گرفتگی و در محل انشعاب هدف اصلی از انجام این تحقیق است. برای این منظور مدل رگ دچار گرفتگی در محل انشعاب بوسیله روش حجم محدود تحلیل و اثر عوامل موثر بر جریان خون بررسی شده است. برطبق مطالعات انجام شده چهار عامل درصد گرفتگی ، زاویه انشعاب ، فاصله انشعاب تا محل گرفتگی ، سرعت جریان خون در رگ بعنوان موثر بر رفتار جریان خون تشخیص داده شد. اثر تغییرات هر یک از عوامل چهارگانه فوق با ایجاد مدلهایی مناسب و تحلیل آنها بررسی و نتایج بدست آمده تشریح شد. مدلهای تحلیل شده با فرض خون بصورت سیال غیرنیوتنی و غیرقابل تراکم ، جریان دائم و آرام سیال و رگ با دیواره صلب صورت گرفته است. بطورکلی مشاهده شده که با افزایش میزان درصد گرفتگی با کاهش دبی عبوری از رگ میزبان و با افزایش زاویه انشعاب با کاهش دبی عبوری از رگ پیوندی مراجه هستیم . تغییرات تنش برشی نیز بصورتی است که میل به داشتن درصد گرفتگی کمتر و با توجه به تنش برشی در نقطه اتصال پائین دست رگ میزبان به رگ پیوندی میل به داشتن زاویه پیوند بزرگتر را نشان می دهد.

در این پروژه مدلی ریاضی جهت عضله مصنوعی ‏‎mckibben‎‏ استخراج می گردد. این عضله از یک تیوپ لاستیکی داخلی که دارای پوششی با بافت مارپیچی است، ساخته می شود . شبیه سازی و مدلینگ عضله بر مبنای سه پارامتر صورت می گیرد : زاویه بافت اولیه پوشش، طول اولیه عضله و شعاع اولیه آن.

در این پژوهش نحوه مدلسازی قلب و عروق و یک مدل عددی از سیستم کاردیووسکولار انسان ارائه شده است. مدل با استفاده از روابط ریاضی حاکم بر سیستم قلب و عروق، شبیه سازی را انجام می دهد. در این مدل، سیستم قلب و عروق به چندین قسمت تقسیم شده و رفتار هر تکه از رگ با خواص الاستیسیته، مقاومت و اینرسی خون داخل رگ شبیه سازی شده است. تغییرات قدرت پمپ کنندگی بطنها (انقباض عضلات بطنها) بصورت توابع نیم سینوسی در نظر گرفته شده است. پس از تکمیل مدل، معادلات حاکم بر سیستم استخراج شده که این معادلات، دیفرانسیلی غیرخطی می باشند. این معادلات شامل محاسبه مقادیر دبی، حجم و فشار خون در بخشهای مختلف سیستم قلب و عروق می باشند که با یکدیگر کوپل بوده و باید همزمان حل شوند. حل معادلات حاکم بر سیستم توسط نرم افزار ‏‎matlab5/3 (simulink)‎‏ و به روش ‏‎‏‎runge-kutta‎‏ انجام گرفته است. نتایج بدست آمده از مدل با مقادیر فیزیولوژیکی تطابق قابل قبولی دارد. مدل فوق قادر است بازای تعداد ضربانهای مختلف قلب شبیه سازی را انجام دهد که در این نوشتار تاثیر فرکانس های مختلف بر عملکرد قلب نیز نشان داده شده است. مدل توانایی شبیه سازی بیماریهای مختلفی را دارد که فقط بیماری های ‏‎vsd‎‏ و نارسایی دریچه آئورت مدل شده است.