Název:
Stress-strain Analysis of Carotid Arteries with Atheroma
Překlad názvu:
Stress-strain Analysis of Carotid Arteries with Atheroma
Autoři:
Lisický, Ondřej ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce) Typ dokumentu: Disertační práce
Rok:
2022
Jazyk:
eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [eng][cze]
Kardiovaskulární příhody byly a jsou rozšířenou příčinou úmrtí ve většině zemí. Ateroskleróza karotických tepen mnohdy vedoucí k mrtvici je jejich nedílnou součástí. Včasná a vhodně mířená diagnostika rizikových lézí může vést ke snížení kritických příhod, a tím potenciálně snížit počet úmrtí. Porušení nestabilního aterosklerotického plátu je ovlivněno působením sil od proudící krve. V biomechanice měkkých tkání je využíváno výpočtového modelování jakožto potenciálního ukazatele, díky němuž by bylo možné odhalit nestabilitu plátu u pacientů podstupujících pravidelná kontrolní měření. Mechanické veličiny bývají spojovány s klinicky dostupnými ukazateli jako jsou například podstatné rozměry léze nebo přítomnost rizikových komponent. Komplexita a malé rozměry tkáně ovšem stále omezují možnosti tvorby výpočtových modelů a existuje tedy spousta faktorů, které je před možnou implementací do klinických postupů potřeba řádně vyšetřit. Tato práce je členěna do kapitol shrnujících aktuální stav řešené problematiky. Kapitoly jsou doplněny o komentář autorova příspěvku k dané problematice a odkaz na originální práci. Studium problematiky naznačilo velké množství potenciálních směrů výzkumu, což by ovšem nebylo možné zahrnout do jediné práce. Řešená témata se dají rozdělit na: (i) ověření možnosti tvorby 3D výpočtového modelu ze snímků aterosklerotického plátu s následným rozšířením na výpočtovou studii zahrnující řadu faktorů pro ověření vlivu na napjatost, (ii) studium mechanických vlastností aterosklerotických plátů odebíraných z endarterektomie během celé doby řešení, (iii) možnosti analýzy deformačního pole u experimentů zahrnujících měkké tkáně a (iv) experimentální a výpočtovou studii zbytkové deformace, potažmo napětí v souvislosti s karotickými tepnami. Výsledky jednotlivých částí jednoznačně poukázaly na problémy spojené s výpočtovým modelováním jako například časté opomíjení přítomnosti komponent stěny tepny při modelování aterosklerotického plátu, nutnost správného pochopení mechanického chování, ale také na způsob vyhodnocení experimentů s vyšším počtem vzorků. V neposlední řadě bylo ukázáno, že zbytkové napětí nemusí být podstatným faktorem u aterosklerotických plátů karotických tepen.
Health risks associated with cardiovascular diseases are apparent in many countries' high mortality rates. Atherosclerosis in carotid arteries can cause a stroke and contributes thus in a large extent. Early detection of risky lesions is substantial to prevent an incident. The forces from the blood flow influence a rupture of a vulnerable plaque. The biomechanics of soft tissue is often incorporated with computational modelling as a potential tool to predict the plaque vulnerability for patients who underwent screening. Mechanical characteristics can then be correlated with clinical biomarkers such as crucial plaque dimensions or the presence of some risky component. However, the plaque complexity, together with a small size, influences a proper model creation leading to simplifications with an unknown effect on the mechanical characteristics. To incorporate computational modelling as a potential diagnostic tool, this is to be solved. The thesis is structured into chapters describing state of the art in computational modelling of atherosclerotic tissue. Relevant chapters are completed with a description of the author's contribution with references to the original works. Many possible directions were discovered during the literature review, although their inclusion was possible only partly as it would require more than one thesis. The main topics of interest were: (i) creation of 3D models from imaging and their subsequent use in computational study augmented by other factors, (ii) study of mechanical properties of endarterectomy samples during the study period, (iii) study of full-field strain detection methods for soft biological tissue and (iv) experimental and computational study of residual deformations and stresses of carotid arteries. The results of each part indicated problems related to computational modelling of atherosclerotic tissue, like omission of the arterial wall when the plaque stress-strain analysis is performed, the necessity of a proper understanding of mechanical responses, and its evaluation for more samples. Last but not least a negligible influence of layer-specific residual stresses for carotid plaques.
Klíčová slova:
Atherosclerosis; carotid artery; computational modelling; constitutive models; mechanical properties; residual deformation; residual stress; Ateroskleróza; karotida; konstitutivní modely; mechanické vlastnosti; výpočetní modelování; zbytková deformace; zbytkové napětí
Instituce: Vysoké učení technické v Brně
(web)
Informace o dostupnosti dokumentu:
Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT. Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/208552
host ::
