Beyin Anevrizmalarında Hemodinamik Kuvvetlerin Kanın Newtoniyen ve Newtoniyen Olmayan Durumlarında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile İncelenmesi

Yıl 2018, Cilt: 22 Sayı: 2, 654 - 660, 15.08.2018

Ali Bahadır Olcay Oktay Fırat Ural Barış Süslü Bahattin Hakyemez

Öz

Günümüz teknolojisi sayesinde farklı teknikler ile elde edilen damar yapılarını, bilgisayar ortamına aktarmak mümkün hale gelmiştir. Bilgisayar ortamına aktarılan bu görüntüler sayesinde damarlara hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemi uygulanabilmekte ve kişilere özel çeşitli tedaviler geliştirilebilmektedir. Bu çalışmada da benzer şekilde gerçek bir hastadan alınan damar modelleri kılcal yapılardan arındırılarak kullanılmıştır. Hazırlanan HAD modeli için kanın viskozitesi; Newtoniyen ve Newtoniyen olmayan Power Law modeli ve yine Newtoniyen olmayan Carreu modeli olmak üzere üç farklı şekilde tanımlanmıştır. Böylece HAD modelleriyle anevrizma bölgesindeki hemodinamik akışı belirleyen parametreler olan hız değerleri, basınç düşüşü ve kayma gerilmeleri hesaplanmıştır. Elde edilen veriler görsel olarak sunularak gereken değerlendirmeler yapılmış, kanı Newtoniyen ya da Newtoniyen olmayan şekilde modellemenin sonuçlara etkisi belirlenmiştir. Kanın Newtoniyen olarak modellenmesi durumunda anevrizma içinde daha yüksek hız değerleri elde edilirken hem basınç hem de duvar kayma gerilimleri değişimlerinde ise Newtoniyen modellemede daha düşük değerler elde edilmiştir. Yapılan çalışmada, HAD yönteminin hastaların tedavisinde hastaya özgü bir yöntem olarak kullanılabileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Beyin anevrizması, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği; Newtoniyen olmayan kan akış modellemesi

Kaynakça

• [1] Global status report on noncommunicable diseases 2010. Geneva, World Health Organization, http://www.who.int/nmh/publications/ncd_report2010/en/(Erişim Tarihi: 27.01.2017).
• [2] Mathers, C. D., Loncar D. 2006. Projections of global mortality and burden of disease from 2002 to 2030, PLoS Med, 3 (11), e442.
• [3] Ölüm Nedeni İstatistikleri, 2015, http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=21526(Erişim Tarihi: 27.01.2017).
• [4] Türk Nöroşirürji Derneği, Nörovasküler Cerrahi Öğretim ve Eğitim Grubu, Beyin anevrizmaları, Hasta Bilgilendirme Formu, http://www.turknorosirurji.org.tr/.(Erişim Tarihi: 27.01.2017).
• [5] Hop, J.W., Rinkel, G.J., Algra, A., Van Gijn, J. 1997. Case-fatality rates and functional outcome after subarachnoid hemorrhage: a systematic review, Stroke, 28(3), 660-4.
• [6] Valencia, A., Morales, H., Rivera, R., Bravo, E., Galvez, M. 2008. Blood flow dynamics in patient-specific cerebral aneurysm models: The relationship between wall shear stress and aneurysm area index. Medical Engineering & Physics,30, 3, 329–340.
• [7] Chien, A., Tateshima, S., Sayre, J., Castro, M., Cebral, J. Viñuela, F. 2009. Patient-specific hemodynamic analysis of small internal carotid artery-ophthalmic artery aneurysms. Surgical Neurology, 72(5), 444-50.
• [8] Lee C.J., Qi, Y. 2014. Prediction of Aneurysm Rupture Based on Computational Fluid Dynamics – A Short Review. JSM Neurosurg Spine, 2(6), 1043.
• [9] Isaksen, J.G., Bazilevs, Y., Kvamsdal, T., Zhang, Y., Kaspersen, J.H., Waterloo, K., Romner, B., Ingebrigtsen, T. 2008. Extermination of wall tension in cerebral artery aneurysms by numerical simulation. Stroke, 9(12), 3172-8.
• [10] MacDonald D.J., Finlay H.M., Canham P.B. 2000. Directional wall strength in saccular brain aneurysms from polarized light microscopy.AnnBiomed Eng., 28,533–42.
• [11] Costalat, V., Sanchez, M., Ambard, D., Thines, L., Lonjon, N., Nicoud, F., Brunel, H., Lejeune, J.P., Dufour, H., Bouillot, P., Lhaldky, J.P., Kouri, K., Segnarbieux, F., Maurage, C.A., Lobotesis, K., Villa-Uriol, M.C., Zhang, C., Frangi, A.F., Mercier, G., Bonafe´, A. Sarry, L., Jourdan, F. 2011. Biomechanical wall properties of human intracranial aneurysms resected following surgical clipping (IRRAs Project). J Biomech, 44(15), 2685-91.
• [12] Castro, M.A., Putman, C.M., Cebral, J.R. 2006. Patient-specific computational fluid dynamics modelling of anterior communicating artery aneurysms: a study of the sensitivity of intra-aneurysmal flow patterns to flow conditions in the carotid arteries. AJNR Am J Neuroradiol, 27(10), 2061-8.
• [13] Steinman, D.A., Milner, J.S., Norley, C.J., Lownie, S.P., Holdsworth, D.W. 2003. Image-based computational simulation of flow dynamics in a giant intracranial aneurysm. AJNR Am J Neuroradiol, 24(4), 559-66.
• [14] Berge, S.A.Jou, L.D. 2000. Flows in stenotic vessels,” Annual Reviews of Fluid Mechanics, 32, 347.
• [15] Corney, S., Johnston, P.R., Kilpatrick, D., 2004. Construction of realistic branched, three-dimensional arteries suitable for computational modelling of flow. Medical and Biological Engineering and Computing 42, 660–668.
• [16] Pedley, T.J. 1980. The Fluid Mechanics of Large Blood Vessels. Cambridge University Press, Cambridge.
• [17] Suslu, B., Olcay, A. B. and Hakyemez, B. 2015. Examination of Brain Aneurysm based on Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulations, Biomedical Engineering Meeting (BIYOMUT), 19th National, 5-6 Kasım, İstanbul, 1 – 4.
• [18] Steinman DA, Milner JS, Norley CJ, Lownie SP, Holdsworth DW. Image-Based Computational Simulation of Flow Dynamics in a Giant Intracranial Aneurysm. Am J Neuroradiol 2003; 24: 559–566.
• [19] Biyofizik. Ferit Pehlivan. Pelikan Kitabevi, 2015.
• [20] Kızıltan, E. “Hastaya Özel Vasküler Model Üzerinde Dinamik Kuvvetlerin Dağılımı: Hesaplamalı Hemodinami Uygulaması”. Gazi Medical Journal 2015; 26:163-69.