مدل الکترومکانیک-رشد برای شبیه‌سازی هایپرتروفی کانسنتریک میوکاردیوم در افزایش فشارخون سیستمیک

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 16 مرداد 1403   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2024.87993.1255

نویسندگان

سهیلا شبانی؛ اکبر اللهوردی زاده^* ؛ پژمان نمه شیری

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مدل‌سازی محاسباتی سیستم قلبی-عروقی یکی از حوزه‌های تحقیقاتی مهم می‌باشد که به کمک آن می‌توان پاسخ قلب را در ‌حالت‌های سالم و بیماری مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. در این پژوهش یک مدل دوبطنی یکپارچه الکترومکانیک-رشد برای شبیه‌سازی هایپرتروفی کانسنتریک ناشی از افزایش فشارخون سیستمیک توسعه داده شده است. با بکارگیری مدل گردش خون سه المان ویندکسل و بسط دادن مدل فشار قلب از پژوهش‌های پیشین، فشار بطن‌های چپ و راست مدل‌سازی شد. پیاده‌سازی روابط سینماتیک رشد کانسنتریک برای یکپارچه‌سازی با مدل الکترومکانیکی از مطالعات پیشین توسعه داده شد. مدل به طور کامل در نرم افزار المان محدود تجاری کامسول پیاده‌سازی شد و اعتبارسنجی آن با پژوهش‌های پیشین انجام گرفت. نتایج نشان داد که بافت برای مقابله با تنش‌های بحرانی رشد پیدا کرده و مقادیر بیشینه تنش را کاهش می‌دهد. همچنین، مشاهده شد که ضخامت دیواره‌های بطن چپ به طور قابل توجهی در این بیماری افزایش پیدا می‌کنند و کسر تخلیه به همراه حجم انتهای دیاستول قلب نیز کاهش پیدا می‌کند. مدل ارائه شده می‌تواند در آینده با گنجاندن فیبرهای پورکینژی و یا استفاده از هندسه قلبی استخراج شده از تصاویر پزشکی بهبود یابد.

کلیدواژه‌ها

الکترومکانیک قلب؛ رشد؛ هایپرتروفی؛ افزایش فشارخون سیستمیک؛ تحلیل المان محدود

مراجع