Original title:
Vliv mechanických vlastností intraluminálního trombu na napjatost v aneurysmatech abdominální aorty
Translated title:
Effect of the mechanical properties of intraluminal thrombus on wall stress of abdominal aortic aneurysms
Authors:
Hřičiště, Michal ; Novák, Kamil (referee) ; Polzer, Stanislav (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2017
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Tato práce se zabývá problematikou napětí ve stěně aneurysmatu abdominální aorty ve vztahu k různému materiálovému chování intraluminálního trombu. Přítomnost intraluminálního trombu v objemu abdominálního aneurysmatu je velmi častá. Byl zkoumán vliv zanedbání patient-specific mechanických vlastností intraluminálního trombu pacienta na napětí ve stěně aneurysmatu, získaných jako výstup z konečnoprvkové deformačně-napěťové analýzy tohoto aneurysmatu, realizované variační metodou-MKP. Pří výběru metody bylo respektováno systémové pojetí v tom smyslu, že metoda řešení byla vybírána tak, aby co nejvíce respektovala systém podstatných veličin. První část této práce je zaměřena na popis řešené problematiky. Dále se tato část věnuje deskripci kardiovaskulární soustavy člověka se zaměřením na podstatné jevy spojené s aneurysmatem abdominální aorty, popisu jeho charakteristik, mechanických vlastností a rizik spojených s jeho vznikem. Dále se tato práce zabývá základními charakteristikami intraluminálního trombu (anatomie, fyziologie, patologie), jeho strukturou a vlivem na procesy probíhající v abdominálním aneurysmatu. Druhá část je věnována řešení prvního a druhého cíle této práce, kterým jsou provedení rešeršní studie literatury s ohledem na publikované a běžně používané hodnoty mechanických vlastností intraluminálního trombu a provedení dvouosých experimentálních zkoušek vzorků intraluminálních trombů. Experimentální zkoušky byly provedeny za účelem získání pacient-specific mechanický vlastností, které jsou dále použity jako vstupy do konečnoprvkové analýzy. Provedené experimentální testování potvrdilo zanedbatelnost tuhosti vnější části intraluminálního trombu, která již byla popsána v některých studiích, ale jejíž vliv na napětí ve štěně aneurysmatu dosud nebyl zkoumán. Dominantní část této práce je zaměřena na řešení třetího stanoveného cíle, kterým je srovnání napětí ve stěně aneurysmatu, získaných konečnoprvkovým výpočtem, při použití tuhostí intraluminálního trombu získaných z literatury nebo patient-specific hodnot z provedeného experimentálního testování. V této časti je popsána tvorba idealizovaného modelu geometrie, na němž byla provedena analýza vlivu počtu materiálově odlišných vrstev intraluminálního trombu na napětí ve stěně aneurysmatu. Za účelem vytvoření geometrie bylo vytvořeno makro, přiřazující každému elementu konečnoprvkové sítě trombu materiálové vlastnosti, podmíněné vzdáleností od krevního řečiště. Dále je uveden popis tvorby pacient-specific modelu geometrie, konečnoprvkových sítí obou modelů geometrie, modelů materiálů a volby okrajových podmínek. Závěr této části je věnován prezentaci výsledků a jejich statistické analýze. Poslední částí práce je diskuze výsledků a podstatných veličin vstupujících do výpočtového modelování abdominálních aneurysmat a závěr.
The aim of this thesis is the problematic of abdominal aortic aneurysm wall stress in relation to a different material behavior of intraluminal thrombus, which is in most cases present in the aneurysmal volume. In this thesis, the influence of neglecting the patient-specific material properties of the intraluminal thrombus, on the aneurysmal wall stress, obtained from finite element stress-strain analysis, is investigated. In terms of solution method selection, a system approach was applied so that the solution method was selected in order to respect a system of essential variables as much as possible. The first part of this thesis is focused on a description of the problematic and the human cardiovascular system with important aspects contributing to development and growth of the abdominal aortic aneurysm. Next, this part of the thesis includes chapters devoted to the intraluminal thrombus in terms of its basic characteristics (anatomy, physiology, pathology), structure and its influence on processes within the abdominal aneurysm. The second part of this work is devoted to the accomplishment of the first and second goal of this thesis, which is analyzing the available literature to obtain mean population stiffness values of the intraluminal thrombus and conducting biaxial experimental tests of provided samples of intraluminal thrombus. The experimental testing was conducted in order to obtain the patient-specific mechanical properties, which are used as the inputs in the finite element analysis. The experimental testing confirmed the stiffness negligibility of the intraluminal thrombus’s outer layer, which is mentioned is several studies, however, the influence of this layer on resulting aneurysmal wall stress has been to this date not tested. The dominant part of this thesis is focused on the third goal of this work, which is a comparison of aneurysmal wall stress obtained from the finite element computation that included mechanical properties of intraluminal thrombus obtained either from the literature analysis of experimental testing. This part includes discerption of idealized geometry model development, which was used to analyze the sensibility of computed stresses on a number of ILT layers representing different material properties. In order to obtain this analysis, a macro was created prescribing each element of the intraluminal thrombus finite element mesh with material properties derived from its distance from the lumen. Next, this chapter contains description of patient-specific geometry models development, material models, and boundary conditions selection. In the end of this part, results of the finite element computations are presented together with their statistical analysis. Within the last part of this thesis, discussion of results and conclusions of this thesis is included. Also, an overview of important aspects entering computational modeling of abdominal aortic aneurysms is presented.
Keywords:
AAA wall stress; abdominal aortic aneurysm; finite element method; intraluminal thrombus.; aneurysma abdominální aorty; intraluminální trombus.; metoda konečných prvků; Napětí ve stěně aneurysmatu
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/66528
guest ::
