|
|
Výpočtové modelování proudění krve v krční tepně s dvojitou stenózou
Lukáš, Petr ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Cíl této bakalářské práce je analyzovat vliv dvojité stenózy na průtokové a napěťové charakteristiky v krční tepně. Nejprve je na základě uvedené literatury provedena rešerše ohledně proudění krve v arteriálním systému. Poté je popsán postup tvorby idealizovaných modelů tepny s dvojitou stenózou a postup tvorby sítě a numerického řešení . Modely mají různou velikost stenózy a různou vzdálenost mezi stenózami. V konečné fázi je provedena analýza výsledků nejprve pro stacionární proudění, poté je vybrán jeden model, na němž je provedena analýza pro pulsující proudění. Součástí této práce je i analytický výpočet tlakové ztráty a porovnání s numerickým výpočtem.
|
|
|
Srovnání pulsujícího proudění newtonské a ne-newtonské kapaliny v komplexní geometrii
Kohút, Jiří ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá pulsujícím prouděním newtonské a ne-newtonské kapaliny. V teoretické části jsou uvedeny potřebné teoretické znalosti jak obecně k pulsujícímu proudění, tak k ne-newtonskému chování kapaliny. Dále se práce zaměřuje na numerické modelování pulsujícího proudění v přímé, ideálně tuhé trubici a v „patient-specific“ modelu lidské tepny, přesněji v karotidě. Jsou použity dvě metody: numerické řešení pomocí metody konečných objemů (MKO) a také analytické řešení pomocí Besselových funkcí (tzv. Womersley). Výsledky jsou validovány proti experimentálnímu měření metodou „particle image velocimetry“ (PIV). Shoda numerického řešení s experimentálními daty je vzhledem k nepřesnostem PIV velmi dobrá z obou pohledů - kvalitativně i kvantitativně. Numerické řešení dále srovnává vliv turbulence a ne-newtonské kapaliny vůči bázi (laminární, newtonská kapalina). Vyvinutá metodika je v závěru aplikována na „patient-specific“ model karotidy, zrekonstruovaný z CT snímků. Měření in vivo je v lidských tepnách velmi nákladné a často invazivní. Výstupy z měření jsou tak omezené, většinou pouze na tlak a průtok. Výpočtové modelování proudění (CFD) je neinvazivní a výstupy jsou přes celou doménu. Díky těmto výhodám CFD výrazně přispívá k pochopení vlivu hemodynamiky při tvorbě kardiovaskulárních onemocnění.
|
|
|
Analýza vlivu mechanických vlastností komponent patologické stěny tepny na její napjatost
Bartoňová, Petra ; Konvalinka, Jan (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou zkoušek mechanických vlastností aterosklerotických plátů krčních tepen s ohledem na využití při zlepšování jejich konstitutivních modelů a dále vlivem použití těchto modelů na napjatost ve fibrózním krytu plátu. Úvodní část je stručným přehledem potřebných lékařských poznatků důležitých pro pochopení problematiky vzniku ateromu a s ním spojených rizik. Dále je pozornost věnována rešerši používaných mechanických zkoušek a jejich výsledků v podobě vlastností těchto tkání. Zároveň jsou zmíněny již používané konstitutivní modely tkání. Hlavní část této práce je věnována popisu zpracování získaných ateromů na zkušební vzorky, průběhu a metodice provedených zkoušek a následnému zpracování experimentálních dat pro vyhodnocení chování jednotlivých složek aterosklerotické tkáně. Poté jsou diskutovány a zhodnoceny získané výsledky a poznatky. Spolu s vyhodnocenými mechanickými vlastnostmi jsou prezentována nafitovaná experimentální data s ohledem na predikční schopnosti konstitutivních modelů. Závěrečná část je věnována MKP analýze idealizovaného 2D modelu s důrazem na posouzení vlivu vlastností nekrotického jádra a fibrózní tkáně na hodnoty redukovaného napětí ve fibrózním krytu dle von Misesovy podmínky.
|
|
|
Rešeršní studie arteriálních stentů a možností jejich výpočtového modelování
Ondříšková, Tereza ; Lisický, Ondřej (oponent) ; Turčanová, Michaela (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá arteriálními stenty a možnostmi jejich výpočtového modelování. Práce obsahuje lékařské minimum potřebné k pochopení problematiky stentů. Dále pojednává o způsobech jejich zavádění, materiálech využívaných k jejich výrobě a povlakování, o nejčastěji používaných designech. V práci je zpracována rešerše odborných článků zabývající se možnostmi analytického a numerického modelování, s důrazem na využití metody konečných prvků. Byl proveden analytický výpočet napětí vznikajícího v krční tepně pomocí zjednodušeného modelu stentu a cévy. Tyto průběhy napětí byly následně vykresleny a zhodnoceny.
|
|
|
Modelování proudění krve v krční tepně se stenózami
Štefek, Martin ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá analýzou proudění krve v krční tepně se stenózami v oblasti bifurkace. V teoretické části je uveden současný stav poznání. V rámci praktické části práce bylo vytvořeno několik 2D modelů tepny s různě velkými a různě vzdálenými stenózami. Byla vytvořena a vybrána ideální síť konečných objemů. S využitím programu ANSYS Fluent se pro stacionární proudění vyhodnocovaly základní hemodynamické parametry, jako je rychlost proudění, smykové napětí na stěnách, tlak a frakční průtoková rezerva (FFR). Pro transientní proudění se určil časový krok a následně se vyhodnocovala rychlost proudění a smykové napětí na stěnách v bodech v závislosti na čase.
|
|
|
Výpočtové modelování vlivu stenóz na proudění krve v krční tepně
Lukáš, Petr ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá prouděním krve v krční tepně s dvěma stenózami umístěnými za sebou. Nejprve je v rešeršní části popsána srdečně-cévní soustava s důrazem na krev a tepny. V praktické části jsou poté vytvořeny modely geometrie krční tepny s 30% a 70% stenózou a také model bez stenózy. 2. stenóza není v modelu geometrie, je modelována pomocí Windkessel efektu. Krev byla modelována jako nenewtonská kapalina pomocí Carreau modelu. Po výpočtu se vyhodnotilo proudění krve a napjatost stěny tepny a výsledky se porovnaly mezi jednotlivými modely geometrie. Vyhodnocovaly se kritické hodnoty smykového napětí, TAWSS, OSI a FFR a především hmotnostní průtok na ICA.
|
|
|
Vliv zbytkových napětí a rozvinutí vzorku tepny na její mechanickou odezvu
Sochor, Ondřej ; Lisický, Ondřej (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vlivem zbytkových napětí ve stěně krční tepny a rozvinutí vzorku krční tepny na její mechanickou odezvu. V rámci rešerše jsou shrnuty poznatky z anatomie a patologie cév. Dále jsou zde popsány nejčastěji používané mechanické zkoušky cévní tkáně. Hlavní stať diplomové práce je rozdělena do dvou větších částí. První část se zabývá určením vlivu rozvinutí vzorku tepny na mechanickou odezvu během ekvibiaxiální tahové zkoušky rovinného vzorku. V úvodu je popsána metoda testování a postup pro určení materiálových konstant z naměřené odezvy. Dále je popsán postup modelování této zkoušky pomocí MKP pro idealizované modely tepny, kdy simulujeme rozvinutí vzorku do roviny a následný průběh zkoušky. Výsledky jsou porovnány se simulací zkoušky u beznapěťového rovinného modelu, čímž je vyhodnocen vliv rozvinutí na mechanickou odezvu. V druhé části, zabývající se vlivem zbytkových napětí ve stěně tepny, jsou popsány experimentální přístupy, kterými lze určit projevy zbytkových napětí, na základě nichž jsou provedeny experimenty. Vyhodnocením experimentů na dvou oddělených vrstvách stěny tepny jsou určeny vstupní parametry, které slouží pro vytvoření idealizovaných modelů geometrie pro MKP výpočet. Porovnáním výsledků z třech úrovní modelů geometrie je vyhodnocen vliv zbytkových napětí na mechanickou odezvu.
|
|
|
Konstrukce modelu lidské karotidy na základě elektrohydraulické analogie
Škrlová, Nikola ; Kohút, Jiří (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
Karotida je důležitá velká tepna dopravující krev do cerebrálního systému, který je zodpovědný za správnou funkci lidského těla. Matematické modely kardiovaskulárního systému byly navrženy pro pochopení onemocnění cév. Hlavním cílem této práce je vytvoření matematického modelu karotidy, pomocí elektrohydraulické analogie. 0D modelování kardiovaskulárního systému neboli model nejnižší úrovně zahrnuje dvouprvkový Windkessel model. Numerické modelování bylo vytvořeno v prostředí MATLAB. Pro řešitelnost bylo nutné získat počáteční parametry průtoku ve společné karotidě. Výsledné tlakové průběhy na společné karotidě bylo nezbytné přizpůsobit ideálnímu tlakovému rozsahu zdravého člověka. Stejný postup byl aplikovaný na průtok v interní karotidě. Poté proběhlo porovnání s reálnou naměřenou křivkou průtoku. Při ověřování zákona zachování hmotnosti průtoku byla zjištěna 6% procentuální odchylka. Chybovost mohla vzniknout zjednodušeným přístupem řídících rovnic a samotnou zaokrouhlovací chybou MATLABU. Toto průlomové spojení vědy a medicíny je přínosem především pro lékaře a pacienty, kteří se s onemocněním potýkají.
|
|
|
Stress-strain Analysis of Carotid Arteries with Atheroma
Lisický, Ondřej ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Rešeršní studie arteriálních stentů a možností jejich výpočtového modelování
Ondříšková, Tereza ; Lisický, Ondřej (oponent) ; Turčanová, Michaela (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá arteriálními stenty a možnostmi jejich výpočtového modelování. Práce obsahuje lékařské minimum potřebné k pochopení problematiky stentů. Dále pojednává o způsobech jejich zavádění, materiálech využívaných k jejich výrobě a povlakování, o nejčastěji používaných designech. V práci je zpracována rešerše odborných článků zabývající se možnostmi analytického a numerického modelování, s důrazem na využití metody konečných prvků. Byl proveden analytický výpočet napětí vznikajícího v krční tepně pomocí zjednodušeného modelu stentu a cévy. Tyto průběhy napětí byly následně vykresleny a zhodnoceny.
|
host ::
RSS.