مدل سازی محاسباتی بر پایه تصویر و توصیف کمّی همودینامیک آنوریسم های مغزی و شریان های کاروتید

همودینامیک همواره به عنوان یکی از فاکتورهای خطر در آنوریسم های مغزی و دیگر پاتولوژی های عروقی محسوب می شود و درک رفتار همودینامیکی جریان خون در عروق از مهمترین مسایل مورد توجه پژوهشگران در درک مکانیزم پاتولوژی های عروقی و هم چنین درمان آن هاست. محتوای این پژوهش را می توان به پنج بخش مهم تقسیم کرد که در آن ها به مطالعه ی همودینامیک جریان خون درون آنوریسم‎ها و عروق مغزی پرداخته می شود. در بخش نخست، تصاویر سی تی آنژیوگرافی مغزی یک بیمار برای تهیه ی مدل دینامیک سیالات برپایه تصویر و خاص شده برای هندسه واقعی آنوریسم بیمار استفاده شده و اثر ورزش با شدت های متفاوت بر همودینامیک درون آنوریسمی مطالعه شده است. در این بخش، علاوه بر چند مورد رفتار قابل توجه دور از انتظار شهودی، مشاهده شد که متوسط زمانی و مقدار حداکثر سیستولی تنش برشی دیواره و فشار وارد بر کیسه ی آنوریسم با افزایش شدت فعالیت بدنی افزایش می یابند. در بخش دوم پژوهش اثرات حاد پرفشاری و کم فشاری خون در 23 آنوریسم در چهار مکان مستعد رخ داد آنوریسم بر روی بستر عروقی مغزی از طریق مدوله کردن شرایط مرزی پالسی شدت جریان و فشار خون نرمال که از مدل یک بُعدی گردش خون استخراج شدند، بررسی شد. مکان آنوریسم ها و همچنین رفتار جریان خون درون آن ها برای دسته بندی آنوریسم های مورد مطالعه استفاده شد و نتایج نشان داد که آنوریسم های شریان بازیلار نسبت به دیگر مکان های مورد مطالعه حساسیت بیشتری نسبت به تغییرات سیستمیک دارند. در آنوریسم های بازیلار متوسط مکانی سرعت در لحظه ی حداکثر سیستولی برای بیماران هایپرتنسیو %30 بیشتر از حالت نورموتنسیو است که این مقدار در بیماران با آنوریسم هایی در شریان های دیگر در حدود 16 تا 21 درصد است. همچنین در حالت هایپوتنشن آنوریسم های بازیلار 20 درصد کاهش نشان دادند که این مقدار در مکان های دیگر بستر عروقی مغز در حدود 10 تا 13 درصد است. همچنین مشاهده شد که آنوریسم های مومنتوم ران نسبت به آنوریسم های بُرش ران حساسیت بیشتری به تغییرات سیستمیک دارند. به علاوه این پژوهش نشان داد که مدل سازی برپایه ی تصاویر واقعی بیماران در شناسایی رفتار جریان خون در آنوریسم های مکان های مختلف بستر عروقی مغز می تواند منجر به نتایج ارزشمندی در حوزه ی پزشکی بالینی شود. در بخش سوم پژوهش از دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی اثر حذف کامل آنوریسم های مغزی پس از امبولیزاسیون توسط استنت های منحرف کننده ی جریان خون در دو بیمار آنوریسم شریان مغزی قُدامی استفاده و مشاهده شد که حذف آنوریسم اثر ناچیزی در توزیع فشار رگ مادر دارد و پارگی پس از درمان توسط منحرف کننده های جریان به تغییراتی که همراه با جای نشانی استنت درهندسه ی رگ مادر رخ می دهد نسبت دارد. همچنین مشاهده شد که آنوریسم های مورد بررسی در نواحی با تنش برشی بسیار پایین و شاخص نوسانی برش بالا و یا نواحی با تنش برشی بالا و گرادیان تنش برشی مثبت پدیدار شده اند. در بخش چهارم پژوهش از تصویربرداری فاز-کنتراست سه بعدی جداشده در زمان برای اندازه گیری میدان سرعت در دوشاخگی کاروتید با هندسه ی برپایه ی تصویر واقعی و مقایسه ی نتایج با میدان سرعت پیش بینی شده در آنالیز دینامیک سیالات محاسباتی استفاده و مشاهده شد که نتایج بدست آمده از هر دو تکنیک دارای تطابق کمّی و کیفی بسیار خوبی (جذر میانگین مجذور خطای 27/14 درصد در حداکثر سیستول و 91/12 درصد در پایان دیاستول) با یکدیگر هستند. در بخش نهایی پژوهش میدان سرعت بدست آمده از بخش چهارم به همراه معادلات سه بُعدی و ناپایای نویر-استوکس برای نگاشت میدان فشار در دوشاخگی کاروتید استفاده شد و نتایج بدست آمده با میدان فشار منتج از آنالیز دینامیک سیالات محاسباتی مقایسه و تطابق نتایج دو تکنیک نشان داده شد.