fa تحلیل عددی اثر گرانش بر جریان خون در عروق مغزی با بهره ‌گیری از تصاویر سی‌ تی آنژیوگرافی: مطالعه موردی یک مرد سالم عمومى General پژوهشي Research <strong><em><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">مقدمه:</span></span></em></strong> <span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">تحلیل جریان خون در شریان &shy;های مغزی از موضوعات دارای کاربردهای بالینی پر اهمیت است. بررسی سوابق تحقیقاتی نشان می ‌دهد که تاکنون در خصوص بررسی جریان خون در رگ ‌های حلقه</span></span><span dir="LTR"><span style="font-size:10.0pt;">&shy;</span></span><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> ویلیس با بررسی تنش برشی روی دیواره و هم چنین با در نظر گرفتن اثرات هایپرالاستیک بودن دیواره&shy; رگ و برهم &shy;کنش سیال و سازه(</span></span><span dir="LTR"><span style="font-size:10.0pt;">Fluid-Structure Interaction</span></span><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) در شرایط مختلف گرانش، ارائه نشده است. این مطالعه در حوزه طب هوا-فضا دارای کاربرد می باشد.</span></span><br> <strong><em><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">مواد و روش‌ ها:</span></span></em></strong> <span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">برای بررسی جریان خون در شریان &shy;های مغزی و هم چنین تنش روی دیواره آن&shy; ها در شرایط مختلف گرانش از روش &shy;های دینامیک سیالات محاسباتی(</span></span><span dir="LTR"><span style="font-size:10.0pt;">Computational Fluid Dynamics</span></span><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) استفاده‌ شده است. حلقه&shy; ویلیس به ‌عنوان مجاری انعطاف&shy; پذیر معرفی و رفتار دیواره&shy; رگ ‌هایپرالاستیک فرض ‌شد. حل جریان به&shy; روش برهم&shy; کنش سیال و سازه در دو شتاب گرانشی صفر و 8/9 متر بر مجذور ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. برای طراحی هندسه، تعداد 248 تصویر سی&shy; تی آنژیوگرافی استفاده شده است. شرایط مرزی با احتساب چندشاخگی و خودتنظیمی، در ورودی و خروجی شریان&shy; ها اعمال شد. </span></span><br> <strong><em><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">یافته ‌های پژوهش:</span></span></em></strong> <span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">در حالت گرانش 8/9 متر بر مجذور ثانیه، مقدار حداکثر تنش برشی روی دیواره برابر 9/3 پاسکال و در حالتی که از گرانش صرف ‌نظر شد، مقـــدار آن بــرابر با 5/6 پاسکال به &shy;دست آمد. با بررسی نتایج جریان خون در گرانش 8/9 متر بر مجذور ثانیه، فشارخون در رگ‌ های بالایی حلقه ویلیس نسبت به فشارخون خروجی از قلب، کاهش چشم ‌گیری داشته است. </span></span><br> <strong><em><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">بحث و نتیجه‌ گیری:</span></span></em></strong> <span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">با توجه به این که نرخ تولید مواد بیوشیمیایی در پاسخ به محرک مکانیکی رابطه مستقیـــمی با تنش برشـــی دارد، پیش &shy;بینی می&shy; شود که در رگ&shy; های ارتباطی خلفی و قدامی(</span></span><span dir="LTR"><span style="font-size:10.0pt;">Anterior and posterior communication arteries</span></span><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">)</span></span> <span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">آن نوع واکنش &shy;های بیوشیمیایی بیشتر از دیگر رگ &shy;های مورد بررسی رخ دهد. از نتایج به ‌دست ‌آمده از این پژوهش می </span></span><span dir="LTR"><span style="font-size:10.0pt;">&shy;</span></span><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">توان در آزمایش ‌های فیزیولوژی فضانوردان و مطالعات مکانوبیولوژیکی عروق مغزی در شرایط پاتولوژیکی و نیز در مطالعات رشد و ترمیم در پزشکی بازساختی استفاده نمود.</span></span><span dir="LTR"><span style="font-size:10.0pt;"></span></span><br> &nbsp; <em>Introduction:</em> Investigation of the blood flow in the cerebral arteries has important clinical applications. There is a dearth of research on fluid flow in the circle of Willis, analysis of shear stress on the arterial wall, and the effect of hyperelasticity of the arterial wall and fluid-structure interactions in different gravities. This study has practical implications in aerospace medicine.<br> &nbsp;<br> <em>Materials & Methods:</em> In this study, computational fluid dynamics methods were used to study the blood flow in the cerebral arteries and the stresses on the arterial walls through alternations in gravity. The circle of Willis was introduced as a flexible tube with hyperelastic material properties. The solution of the flow was evaluated using the method of fluid-structure interactions in two gravitational accelerations of zero and 9.8 m/s². A total number of 248 computed tomography angiography images were used to design the geometry. The boundary conditions considering the multi-branching and autoregulation were assumed at the inlet and outlet of the arteries.<br> <em>Findings: </em>Regarding the 9.8 m/s² gravity, the maximum stress was equal to 3.9 Pascal. On the other hand, when gravity was neglected, the corresponding value was equal to 6.5 Pascal. Considering the results of blood flow in 9.8 m/s² gravity, the blood pressure in the upper arteries and the circle of Willis was significantly reduced, compared to the blood pressure output from the heart.<br> &nbsp;<br> <em>Discussion & Conclusions:</em> The rate of production of biochemical materials due to a mechanical stimulation had a direct relationship with shear stress. Therefore, it is anticipated that those chemical reactions occurred more in the anterior and posterior communicating arteries. The results of this study can be used in physiological experiments on the astronauts, mechanobiological studies of the cerebral arteries in pathological conditions, and investigations of tissue growth and repair in regenerative medicine.<br> &nbsp; سیالات زیستی, عروق مغزی, گرانش, شبیه‌ سازی عددی, تنش برشی Bifluids, Cerebral arteries, Gravity, Numerical simulation, Shear stress 23 36 http://sjimu.medilam.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-5488-2&slc_lang=fa&sid=1 Mohammad Reza Soltany sadrabadi محمد رضا سلطانی صدرآبادی m.soltanysadrabadi@gmail.com 9600319475328460041050 9600319475328460041050 No Dept of Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران Bahman Vahidi بهمن وحیدی bahman.vahidi@ut.ac.ir 9600319475328460041051 9600319475328460041051 Yes Dept of Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران Rouzbeh Riazi روزبه ریاضی ro_riazi@ut.ac.ir 9600319475328460041052 9600319475328460041052 No Dept of Aerospace Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran گروه مهندسی هوا- فضا، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران