Characterization of flow structure and wall shear stress in patient-specific healthy and aneurysmal abdominal aorta phantoms using particle image velocimetry

MEHMET ANIL SUSAR

Characterization of flow structure and wall shear stress in patient-specific healthy and aneurysmal abdominal aorta phantoms using particle image velocimetry

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MEHMET ANIL SUSAR

Danışman: Mehmet Metin Yavuz

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Abdominal Aort Anevrizması (AAA) abdominal aortanın geri dönülemez bir biçimde genişlemesi olup, uygun takip ve tedavinin gerçekleştirilmediği durumlarda aortanın yırtılmasına sebep olabilir ve bu durum belirli yaş gruplarında %80'e varan bir ölüm oranıyla sonuçlanabilir. Abdominal aortanın genişlemesi AAA'nın içerisindeki hemodinamiklerde, akış ayrılmaları ve girdap yapılarının da görünür hale gelmesiyle, ciddi anlamda değişikliklere sebep olur. AAA'nın büyüme ve yırtılma mekaniklerinin bozulan hemodinamikler ve zaman ortalamalı duvar kesme gerilimi (TAWSS), salınımlı kesme indeksi (OSI) ve endotel hücre aktivasyon potansiyeli (ECAP) gibi duvar kesme gerilimi parametreleri ile ilişkili olduğu genel olarak kabul görmektedir. Bu çalışmada, hastaya özgü sağlıklı ve anevrizmalı abdominal aort modellerinin akıs yapıları ve duvar kesme gerilmeleri, fızyolojik akış dolaşımı sağlayabilen deney düzeneğinde nicel bir hız ölçüm tekniği olan partikül görüntü velosimetresi kullanılarak karakterize edilmiştir. PIV'den duvar kesme gerilimi (WSS) hesaplamak için bir yöntem geliştirilmiş ve uygulanmıştır; bu yöntem, PIV'de WSS hesaplarken yaşanan duvar konumunun elde edilmesi ve duvara yakın hız gradyanlarının tahmin edilmesi zorluklarının da üstesinden gelmektedir. Bu çalışma, genişlemiş bir abdominal aorttaki hemodinamiklerin sağlıklı bir aorttakinden önemli ölçüde ayrıldığını göstermiştir. AAA'da oluşan girdapların maksimum büyüklüğü sağlıklı aortadakilerin yaklaşık iki katıdır. Duvar kesme gerilimleri incelendiğinde, AAA kesesindeki TAWSS değerleri akış ayrılmasına bağlı olarak 0 Pa'a yakınken, sağlıklı aortanın büyük bir bölümünde yaklaşık 0.1 Pa'dır. Anevrizmada akışın ayrıldığı ve yeniden tutunduğu alanlara denk gelen iki bölge bulunmaktadır. Bu bölgelerde OSI'nin alabileceği maksimum değer olan 0.5 gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, anevrizmanın ciddi bir bölümünde görece daha büyük ECAP değerlerine rastlanmıştır. Öte yandan, sağlıklı aortadaki OSI ve ECAP değerleri yaklaşık olarak 0'dır.