Artériás véráramlások modellezése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Artériás véráramlások modellezése"

Gusztáv Vörös
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Artériás véráramlások modellezése Csippa Benjamin 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em

2 Előadás tartalma Bevezetés Aneurizmák Modellezési lehetőségek Orvosi képfeldolgozás Numerikus hálózás Szimulációs lehetőségek Peremfeltétel kezelés Kiértékelési lehetőségek Alkalmazás: Aneurizma kialakulására ható folyamatok vizsgálata

3 Bevezetés

4 Kezelésmódok Csipesz Áramlásmódosító sztent Mikrospirál

5 Az érfal

6 Modellezési lehetőségek Numerikus módszer? Turbulencia modellezés Mesterséges/realisztikus geometria? Generikus/beteg-specifikus peremfeltételek? A vér newtoni/nem-newtoni reológia Merev fal/mozgó fal?

az áramlástanban (DE LESZ) FEniCS project Smooth particle Hydrodynamics (SPH)

7 Numerikus módszerek Véges térfogat módszer (FVM) Sok megoldó: Fluent, CFX, OpenFOAM, StarCCM, Véges elem módszer (FEM) + IsoGeometric FEM Még nem elterjedt az áramlástanban (DE LESZ) FEniCS project Smooth particle Hydrodynamics (SPH) Xflow, PANORMUS-SPH Lattice Boltzmann Method (LBM) Palabos, SailFish, OpenLB Dedikált szoftverek

8 Orvosi képfeldolgozás (ITK-Snap) Szegmentálás

9 Felületsimítás (MeshLab) CFD 2 előadás Véráramlástan

10 Felületsimítás (MeshLab) Taubin et al CFD 2 előadás Véráramlástan

11 Felületsimítás (MeshLab) CFD 2 előadás Véráramlástan

12 Felületsimítás (MeshLab) felületről ra CFD 2 előadás Véráramlástan

13 Felületsimítás (MeshLab) CFD 2 előadás Véráramlástan

14 Felületsimítás (MeshLab) CFD 2 előadás Véráramlástan

15 Numerikus hálózás Realisztikus geometria Mesterséges geometria

16 Turbulencia kérdése? Artériák Ød < 10 mm Nem Aorta Ød > 10 mm Igen? Agyi aneurizma

17 Peremfeltételek t in n n n n n N n n e J J J R r J R q R r R q t r u ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 1 1 2, n i n R i n α - Wommersly szám

18 Fluid Structure Interaction (FSI) Hsu, MC., Kamensky, D., Xu, F. et al. Comput Mech (2015) CFD 2 előadás Véráramlástan

19 Alkalmazás Szekunder áramlások szerepe oldalfal aneurizmák kialakulási folyamatában Ford et al munkája alapján

20 Alkalmazás Felhasznált geometriák

21 Peremfeltételek Tranziens számítás Merev fal Newtoni reologia 1M numerikus cella Három szívciklus Eredmények az utolsó alapján Peremfeltételek Bemenet: időfüggő parabola sebesség profil Re = 450 lamináris megközelítés (nincs turbulencia modellezés) Kimenet: konstans nyomás (0 Pa)

22 Fali csúsztatófeszültség Ez sajnos még kevés!

23 Fali csúszatófeszültségek bizonytalansága Képalkotó rendszer pontossága Szegmentálás pontossága Feldolgozás szubjektivitása Simítás hatása Eltérő eredmények az irodalomban! Sebességtér kiértékelése Numerikus robosztusság

24 Másodlagos áramlások Tekervényes ér topológia Erős helikális áramlás a fal mellett a későbbi aneurizma helyén Főáramlás iránya Lokális Frenet metszetek

25 Sebesség komponensre bontás CFD 2 előadás Véráramlástan

26 Másodlagos áramlások Szekunder sebességek megemelkedése a fal mellet Megemelkedett helikalitás szög (α) Időben és térben változó igénybevétel az érfalon!

27 Egészséges érszakasz más keresztmetszetei

28 Eredmények Aneurizma helyének és irányultságának előrejelzése Nagy szekunder sebesség + Megemelkedett helikalitás szög

29 Konklúzió Felületi normálisok felhasználásával származtatott mennyiségek (WSS, OSI, SWSSG, GON) esetleg félrevezető eredményeket adnak a feldolgozás folyamatának bizonytalanságai miatt. Sebességtér vizsgálata numerikusan robosztusabb, mivel nem függ kisebb felületi alaksajátosságoktól, tisztán az érszakasz topológiája határozza meg. Az eredmények alapján úgy tűnik, hogy a helyek ahol a szekunder áramlások és az áramlás főirányával bezárt szögek együttesen magasak, a lokálisan megváltozott áramlási viszonyok miatt aneurizma kialakulás valószínűsíthető.

30 Kérdések Írja fel a Frenet metszetek jellegzetes irányait és adja meg a lokálisan definiált sebesség arány képletét! Miért jobban megbízhatóak a sebességtérre vissza vezethető megállapítások a csúsztatófeszültségre visszavezethetőeknél a beteg-specifikus geometriák számításában? CFD 2 előadás Véráramlástan

31 Köszönöm a figyelmet! 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em

Hasonló dokumentumok

Artériás véráramlások modellezése

Artériás véráramlások modellezése Csippa Benjamin 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em www.hds.bme.hu Előadás tartalma Bevezetés Aneurizmák Modellezési lehetőségek Orvosi képfeldolgozás Numerikus