Εργαστήριο Αγγειακών Προσομοιώσεων

Το εργαστήριο αγγειακών προσομοιώσεων έχει ως σκοπό την ανάπτυξη μοντέλων υπολογιστικής ρευστοδυναμικής για τη μελέτη της αιμοδυναμικής ροής στο καρδιαγγειακό σύστημα. Παθολογικές καταστάσεις, όπως π.χ. τα ανευρύσματα της κοιλιακής ή θωρακικής αορτής, επηρεάζουν δραστικά τη ροή του αίματος και δημιουργούν απόλυτη ανάγκη για ανεύρεση και ανάλυση όλων εκείνων των μηχανικών ιδιοτήτων που υπεισέρχονται στα προς μελέτη μοντέλα. Τα διαταραγμένα πεδία ροής που προκύπτουν σαν αποτέλεσμα των εν δυνάμει παθολογικών περιπτώσεων έχουν μια σύνθετη αλληλεπίδραση με τις περιφερικές αρτηρίες, τα ελαστικά τοιχώματα του αγγείου και το ίδιο το αίμα και αποτελούν ένα χώρο με ιδιαίτερο ενδιαφέρον από ερευνητικής σκοπιάς. Η ερευνητική δραστηριότητα μας έχει διεπιστημονικό χαρακτήρα και περιλαμβάνει έννοιες της ιατρικής, των μαθηματικών, της μηχανικής ρευστών και της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής και στο πλαίσιο αυτό βασίζονται και οι δράσεις του εργαστηρίου αγγειακών προσομοιώσεων.

 

 

nikolos efthimios__preop_20fr_v2.gif

Ανεύρυσμα Κοιλιακής Αορτής

Το ανεύρυσμα της κοιλιακής αορτής είναι μια εντοπισμένη διαστολή (φούσκωμα) της κοιλιακής αορτής που υπερβαίνει την κανονική διάμετρο περισσότερο από 50%. Ανεύρυσμα κοιλιακής αορτής εμφανίζεται πιο συχνά σε ασθενείς με ιστορικό αγγειακών ασθενειών στις στεφανιαίες, καρωτίδες ή σε άλλα περιφερικά αγγεία, ιστορικό καπνίσματος ή οικογενειακό ιστορικό ανευρυσματικών ασθενειών. Στο Εργαστήριο Αγγειακών Προσομοιώσεων εφαρμόζουμε μια νέα μεθοδολογία για τον υπολογισμό των μηχανικών ιδιοτήτων των ανευρυσμάτων κοιλιακής αορτής όπως είναι τα πεδία των ταχυτήτων και των πιέσεων αλλά και οι διατμητικές τάσεις στα τοιχώματα του αγγείου. Η μεθοδολογία αυτή αποτελείται από τα εξής βήματα (i) Απόκτηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της κοιλιακής αορτής μέσω μεθόδων κλινικής απεικόνισης, π.χ. αξονική τομογραφία. (ii) Ανασυγκρότηση της κοιλιακής αορτής πέρα από την λαγόνια διακλάδωση για τη σωστή παρατήρηση της παθολογίας. (iii) Διακριτοποίηση της γεωμετρίας για τη δημιουργία του υπολογιστικό πλέγμα. (iv) Το πλέγμα στη συνέχεια χρησιμοποιείται για ανάλυση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD) ή για ανάλυση με αλληλεπίδραση ρευστού στερεού (Fluid Structure Interaction - FSI). Δίπλα παρουσιάζουμε ένα ανεύρυσμα στο πρώτο ακόμα στάδιο της μοντελοποίησης δηλαδή την αναδόμηση.

 

 

 

METH2_V8_dyn 010.gifΡοή στο Αορτικό Τόξο

Η αορτή είναι η κύρια αρτηρία μέσω της οποίας το οξυγονωμένο αίμα πηγαίνει σε όλο το υπόλοιπο σώμα. Ενδιαφέρον του εργαστηρίου αποτελεί η μελέτη της ελικοειδούς και ανάδρομης ροής στο αορτικό τόξο προκειμένου να καταγράψουμε τις αιμοδυναμικές αλλαγές μεταξύ υγειών και ασθενών ατόμων. Μεγάλη σημασία στην επιτυχία των προσομοιώσεων έχει η σωστή επιλογή των αρχικών και συνοριακών συνθηκών. Για το συγκεκριμένο μοντέλο, εκτός από την παραβολική αξονική ταχύτητα, εισάγουμε ως συνοριακή συνθήκη εισόδου και δευτερογενή ροή προκειμένου να περιγράψουμε πιο ρεαλιστικά την λειτουργία και την επίδραση της καρδιάς. Δίπλα παραθέτουμε μια χρονοεξαρτώμενη απεικόνιση της αιμοδυναμικής ροής του αορτικού τόξου. Για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήσαμε δεδομένα από αξονικές τομογραφίες, πακέτα λογισμικού ανακατασκευής εικόνας και πακέτα λογισμικού υπολογιστικής ρευστοδυναμικής.