|
|
Analýza vlivu uspořádání kolagenu na mechanické vlastnosti tepen
Novák, Kamil ; Daniel, Matej (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá Vlivem uspořádání kolagenu na mechanické vlastnosti tepen a je rozdělena do tří nejdůležitějších částí. Motivace pro tuto doktorskou práci byla ve studii revidující vliv modelu materiálu na výsledné napětí v AAA. Určení vlivu modelu materiálu bylo provedeno na 70 geometriích AAA, což o řád přesahuje množství geometrií použitých v jiných publikacích. Byly využity dva modely materiálu, tj. reálný a 100× tužší a výsledné hodnoty napětí byly porovnány. Bylo vyhodnoceno, že v analyzované skupině 70 pacientů existuje ~10 % pacientů, u kterých odchylka maximálního napětí od referenčního modelu přesahuje 20 %. Výsledky napětí mohou tedy být závislé na zvoleném modelu materiálu a je vhodné upřednostnit ten reálný, ačkoliv práce s ním je náročnější. Druhá oblast práce se věnuje identifikaci strukturních parametrů (orientaci a disperzi kolagenních vláken) z prasečí aorty pomocí upraveného algoritmu rychlé Fourierovy transformace. Získané strukturní parametry byly vloženy do dvouvrstvého strukturně motivovaného konstitutivního modelu Martufi-Gasser. Tento model byl validován a měl výborné predikční schopnosti. Nejpodstatnější z analýzy obrazu provedené na ~9000 mikrosnímcích je zjištění, že ve stěně zdravé prasečí hrudní aorty existuje jen jedna rodina kolagenních vláken s rozptylem, což boří dogma o dvou rodinách kolagenních vláken zavedené ve světové literatuře. Třetí část práce je věnována návrhu automatického algoritmu pro detekci lokálních směrů kolagenních vláken ze snímků pořízených pomocí polarizované mikroskopie na základě fázové korelace obrazu. Navrhnutý algoritmus byl verifikován a validován. Výsledkem algoritmu jsou histogramy orientací obsahující nesrovnatelně větší množství bodů, než umožňují jakákoli manuální měření. Limitací u původního algoritmu byl rozsah úhlů 0°–90° na základě principiálních omezení periodou intensity samotné polarizované mikroskopie. Závěr práce je věnován rozšíření zmíněného algoritmu na rozsah úhlů 0°–180°. Za tímto účelem bylo změněno nastavení mikroskopu a algoritmus byl podle tohoto nastavení přeprogramován. Původní i nový algoritmus jsou velmi rychlé, přesné a specifické pro opticky dvojlomné struktury. I přes veškerou snahu autora této dizertační práce zůstává otázka automatického měření vlnitosti kolagenních vláken přímo z výsledných histogramů zatím ve stádiu výzkumu.
|
|
|
Analysis of Influence of Blood Flow and Arterial Geometry on Pathological Processes in Arteries
Jagoš, Jiří ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Jonášová,, Alena (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
An occurrence of cardiovascular diseases is rising together with increasing average life expectancy as well as to an unhealthy lifestyle. Since the most of these diseases are asymptomatic, a great effort has been devoted to early detection of these diseases because if they are detected in early phase, a conservative treatment can be an option. If not, a highly invasive and risky surgery is usually the only option. We can still observe a very large portion of patients in the risk group to whom the disease does not develop, and, on the contrary, in many patients who are not in the risk group, it does. Computational modelling of cardiovascular system is one of the options, which can help with stratification of the patients that are at risk of developing cardiovascular diseases. Firstly, a successful validation of the numerical model of pulsatile flow in the rigid and compliant tubes via velocity profiles was performed. Experiment circuit was arranged to correspond conditions in the human aorta. Next part is devoted to proper treatment of boundary conditions (BCs) for numerical model of pulsatile flow in human arteries. The first approach works with pulse wave velocity which needs to be computed first. Then, a shift between input and outputs BCs can be determined easily. Nevertheless, we have to prescribe also flow or pressure waveforms for each inlet and outlet. Thus, the predictive capabilities of this approach are significantly limited. Its next disadvantage is applicability only for simulations considering compliance of the vessel wall. We used this approach in fluid-structure interaction simulations to check the potential risk factor of the aorto-iliac angle on development of an aneurysm in the abdominal aorta (AAA). It has been shown that the pressure increases due to a large (but still physiological) span of the aorto-iliac angles is negligible. We also investigated the influence of the area ratio on pressure in the abdominal aorta. The results of this computational study show a substantial increase in pressure as the ratio decreases and confirms clinical observations showing significantly elevated risk of AAA in patients with lower limp amputation or those with iliac artery stenosis. In the final part we have investigated the effect of a flow waveform shape in the human carotid artery on the risk of atherosclerosis. The five geometrically different geometries of the carotid bifurcation from “healthy” old individuals were reconstructed. The representative input flow BCs in the common carotid artery for the young and old individual were adopted from a literature. The outputs BCs for the internal and external carotid artery were represented by three-element Windkessel model. The parameters of the Windkessel model were iteratively tuned to reach flow waveform shape in internal carotid artery according to literature. These BCs represent the behaviour of the periphery very reliably. Moreover, the predictive capabilities and numerical stability of this approach are much better than the first approach. The results show that the time average wall shear stress decreases significantly in case of healthy elderly subjects in comparison to young ones which indicates elevated risk of atherosclerosis. The results are in agreement with clinical observations and further extend the existing knowledge with a much deeper analysis of this trend. The final discussion is devoted to a potential benefits of an antihypertensives and regular physical activity.
|
|
|
Intracranial aneurysm detection in TOF-MRI data
Vývoda, Jan ; Vičar, Tomáš (oponent) ; Jakubíček, Roman (vedoucí práce)
The thesis contains a theoretical review of information about intracranial aneurysms, their diagnosis and therapy. It also summarizes the methods of object detection by both classical and machine learning methods and includes a brief description of some methods of intracranial aneurysm detection. In the practical part, several proposed approaches for segmentation and detection of these aneurysms using U-net neural network are evaluated and compared.
|
|
|
Analýza šíření tlakové vlny v aortě
Holubář, Oldřich ; Janíček, Přemysl (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku využití snímání šíření pulzní vlny aortou v oblasti diagnostiky aneurysmatu břišní aorty (AAA). V první části byl popsán kardiovaskulární systém a jeho patologie v podobě AAA. Dále byly shrnuty současné metody diagnostiky a navrženy nové, které budou založeny na principu snímání průběhu pulzní vlny. Byla provedena numerická simulace šíření pulzní vlny, s využitím výpočtové metody interakce tělesa s tekutinou, na zjednodušených geometrických modelech, které reprezentují určité úseky aorty. Cílem těchto analýz bylo ověřit použitelnost výpočtové metody interakce tělesa s tekutinou pro další rozvoj navrhovaných diagnostických metod.
|
|
|
Intracranial aneurysm detection in TOF-MRI data
Vývoda, Jan ; Vičar, Tomáš (oponent) ; Jakubíček, Roman (vedoucí práce)
The thesis contains a theoretical review of information about intracranial aneurysms, their diagnosis and therapy. It also summarizes the methods of object detection by both classical and machine learning methods and includes a brief description of some methods of intracranial aneurysm detection. In the practical part, several proposed approaches for segmentation and detection of these aneurysms using U-net neural network are evaluated and compared.
|
|
|
Použití teorie směsí na popis proudění krve
Michalová, Marie ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Souček, Ondřej (oponent)
V úvodu práce popisujeme složení krve a některé její důležité vlast- nosti. V další části shrneme základní poznatky teorie směsí, která je dále v práci použita pro odvození matematického modelu. Pro výsledný model je navržena numerická metoda založená na metodě konečných prvků a je následně otestována na proudění v několika jednoduchých oblastech. Prostřední část je věnována důkazu existence řesení pro model, který je zjednodušen v konstitutivním vztahu pro tenzor napětí, avšak obsahuje anizotropní difúzi v rovnici pro krevní destičky. V poslední části předkládáme numerické výsledky, nejdříve testovacího proudění v jednoduchých geometriích, dále proudění ve dvoudimenzionalní simulaci aneurysmatu respektive zúžené cévy a úplně na závěr jsou zahrnuty i ilustrativní výsledky výpočtů ve tří-dimenzionální bi- furkaci. 1
|
|
|
Aplikace metody konečných prvků na reálné problémy v hemodynamice.
Švihlová, Helena ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Dolejší, Vít (oponent)
V této diplomové práci je studováno proudění nestlačitelných tekutin v geometriích mozkových cév postižených aneurysmatem. Aneurysma je lokální rozšíření tepny. Toto onemocnění je nebezpečné v případě, kdy dojde k prasknutí aneurysmatu a vylití krve do mozku. Potřeba výpočtu přesného rychlostního pole a zejména rozložení tlaku v geometriích cév postižených aneurysmatem je motivována právě otázkou, které aneurysma může být náchylné k prasknutí a je třeba je sledovat. K výpočtu proudění je použita metoda konečných prvků. Jedním z důležitých kroků při jejím použití je dobrá diskretizace oblasti. Moderní počítačová tomografie (CT) umožňuje pořizovat celé série prostorově navazujících rovinných snímků a je třeba na základě těchto dat vytvářet odpovídající třírozměrné modely tkání. Součástí práce je popis získání výpočetních sítí ze segmentace pořízené CT skenem, možností jejich zhlazení a úprav. V teoretické části jsou nejprve zformulovány použité rovnice včetně diskuze zadání vhodných okrajových podmínek až po nalezení slabé formulace úlohy a její diskretizace. V části pro numerické výsledky jsou uvedena spočtená rychlostní a tlaková pole pomocí různých konečných prvků a dopočteno je i smykové napětí na stěnách, které hraje důležitou roli při vzniku a vývoji aneurysma. Uvedena jsou srovnání přístupů...
|
|
|
Aneurysmorafie s použitím exoprotézy. Nová chirurgická metoda v léčbě aneuryzmatického arterio-venózního dialyzačního zkratu.
Rokošný, Slavomír ; Baláž, Peter (vedoucí práce) ; Grus, Tomáš (oponent) ; Tomka, Ján (oponent)
Úvod: Výskyt aneurysmatu arterio-venózní fistule (AAVF) u hemodialyzovaných pacientů je 7-43 % a k operační léčbě by mělo být indikováno symptomatické AAVF. Doposud není shoda v tom, která z operačních technik je metodou volby a zda má snížení průtoku v AAVF pozitivní vliv na remodelaci srdce u vysoko-průtokového AAVF. Cíle: (1) zavedení nové chirurgické techniky - aneurysmorafie s exoprotézou (AsE) do klinické praxe a ověření její efektivity z hlediska průchodnosti a pooperačních komplikací; (2) analýza vlivu AsE na remodelaci srdce u vysoko-průtokového AAVF; (3) systematický přehled a metaanalýza chirurgických metod v léčbě AAVF s cílem najít nejoptimálnější operační techniku. Metodika: (1) retrospektivní analýza prospektivně získaných operačních a pooperačních parametrů, hodnocení průchodnosti Kaplan-Meierovou metodou, hodnocení včasných a pozdních komplikací; (2) retrospektivní analýza prospektivně získaných echokardiografických parametrů před a po AsE; (3) systematický přehled a metaanalýza (PRISMA doporučení) - registrovaná v systému PROSPERO (CRD42016029692). Výsledky: (1) primární asistovaná průchodnost AsE je 80 % v 1 roce, infekční komplikace 4.5 % a recidiva AAVF 0 %; (2) AsE vede k reverzibilní srdeční remodelaci jen u pacientů se zvýšeným srdečným indexem (> 3.9 l/min/m2 ); (3) 795...
|
|
|
Matematické modelování hemodynamiky u mozkových aneurysmat : analýza změn parametrů hemodynamiky v čase - cesta ke klinickému využití
Sejkorová, Alena ; Hejčl, Aleš (vedoucí práce) ; Vaverka, Miroslav (oponent) ; Přibáň, Vladimír (oponent)
Matematické modelování hemodynamiky u mozkových aneurysmat Analýza změn parametrů hemodynamiky v čase - cesta ke klinickému využití Hemodynamika se podílí na vzniku intrakraniálního aneurysmatu a změny v jejích parametrech v čase vedou k růstu, stabilizaci nebo ruptuře aneurysmatu. Definování těchto změn pomocí matematického modelování hemodynamiky by významně přispělo k pochopení vývoje a ruptury aneurysmatu a umožnilo by využití matematických simulací v klinické praxi. V následující práci je matematickým modelováním hemodynamiky analyzováno devět incidentálních aneurysmat. U pěti aneurysmat byl modelován jejich vývoj v čase, který vedl k ruptuře a u čtyř aneurysmat byl popsán vliv hemodynamiky na růst. Největší vliv na růst aneurysmat mělo nízké smykové napětí. S růstem se také zvětšovaly oblasti s nízkým smykovým napětím a oscilačním indexem a růst pokračoval. Naproti tomu remodelace krčku podléhala vysokému smykovému napětí a tlaku. U následně prasklých aneurysmat se významně snižovalo minimální smykové napětí a zvětšovala se oblast s minimálním smykovým napětím. Výsledky naznačily podíl rostoucí oblasti nízkého smykového napětí a snižujícího se smykového napětí na zvyšování rizika ruptury aneurysmatu. K posouzení vývoje aneurysmatu a rizika ruptury aneurysmatu pomocí matematického modelování...
|
|
|
Intracranial Aneurysms - Treatment Options and Natural Course. Safety and Efficacy of Treatment Strategies for Posterior Inferior Cerebellar Artery Aneurysms.
Petr, Ondřej ; Beneš, Vladimír (vedoucí práce) ; Haninec, Pavel (oponent) ; Přibáň, Vladimír (oponent)
ÚVOD: Aneurysmata na arteria cerebelli inferior posterior představují poměrně málo častou a heterogenní skupinu se špatnou neurologickou prognózou ve srovnání s jinými intrakraniálními aneurysmaty. První část této práce přináší systematický přehled literatury, která hodnotí bezpečnost a efektivnost léčebných strategií PICA-aneurysmat. V druhé části je představena multicentrická retrospektivní studie, jejímž cílem bylo analyzovat klinický outcome u velké série pacientů léčených současnými technikami mikrochirurgické a endovaskulární léčby. METODY: Pro metaanalýzu byly systematicky vyhledávány studie publikované do listopadu 2015 pomocí databází Medline, EMBASE, Scopus a Web of Science. Byly zahrnuty studie týkající se léčby PICA-aneurysmat, ve kterých bylo zařazeno ≥ 10 pacientů. Pomocí statistických metod metaanalýzy (random-efekt) byly analyzovány následující parametry: dosažení kompletní okluse, technická úspěšnost, periprocedurální morbidita/mortalita, výskyt iktů, rekurence/hemoragie aneurysmatu, výskyt paralýz kraniálních nervů a dlouhodobá neurologická morbidita/mortalita. Druhou část práce představuje retrospektivní studie zahrnující data 94 pacientů léčených pro PICA-aneurysma od roku 2000 do roku 2015 ve třech neurovaskulárních centrech. VÝSLEDKY: Do metaanalýzy bylo zahrnuto 29 studií s...
|
host ::
RSS.