مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارایه مدل سه بعدی اصلاح شده بدون فشار برای تحلیل رفتار ساختاری غیر خطی دریچه آئورت قلب انسان در شرایط دینامیکی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 استادیار دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
شبیه سازی دریچه آئورت به دلیل ساختار آناتومیک پیچیده و خواص مکانیکی غیرخطی و شرایط بارگذاری وابسته به زمان از جمله مسائل مهم مورد توجه مدلسازی در حیطه بیومکانیک است. از طرف دیگر شبیه سازی مناسب عملکرد این دریچه در مطالعه رفتار، تشخیص بیماری و ترمیم احتمالی آن نقش به سزایی دارد. هدف اصلی این مطالعه یکسو سازی ویژگی‌های مهم فیزیولوژیکی و شبیه سازی ساختاری واقعی دریچه آئورت قلب صورت می‌باشد. برای این منظور یک مدل هندسه بدون فشار مناسب با استفاده از داده آناتومیک توسعه یافته و شبیه سازی اجزای محدود صریح دینامیکی از دریچه طبیعی آئورت انسان با در نظر گرفتن رفتار ماده به دو صورت الاستیک خطی و هایپرالاستیک غیر خطی برای لیف لت ‌ها و بافت دریچه مورد بررسی قرار گرفته که شرایط بارگذاری آن از حالت بدون فشار آغاز شده است. مشاهده شد که اگرچه الگوی تنش کرنش مشابهی در دو مدل خطی و غیر خطی بر روی دریچه آئورت در طول سیکل قلبی ایجاد می‌شود اما طبیعت هایپرالاستیک بافت دریچه در توزیع مناسب تر تنش و کاهش کرنش تأثیر به سزایی در دینامیک حرکت دریچه از حالت سیستولیک به دیاستولیک دارد. همچنین مقادیر تغییر شکل مربوط به دیواره دریچه آئورت در دو مدل خطی و غیر خطی نسبت به تغییر شکل لیف لت‌ها بسیار متفاوت بوده و اهمیت مدل سازی هایپرالاستیک را برای بافت دریچه نمایان می‌کند. اثر تجربه محیط یا مانورهای با شتاب زیاد بر رفتار دینامیکی دریچه نیز بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A 3D Unpressurized Model for Non Linear Dynamic Analysis of Human Aortic Valve in Dynamic Condition

نویسندگان English

Alireza Noamani 1
Vahid Dehghan Niestanak 1
Masoud Asgari 2
چکیده English

Aortic Valve simulation remains a controversial topic, as a result of its complex anatomical structure and mechanical characteristics such as material properties and time-dependent loading conditions. This study aims to integrate physiologically important features into a realistic structural simulation of the aortic valve. A finite element model of the natural human aortic valve was developed considering Linear Elastic and Hyperelastic material properties for the leaflets and aortic tissues and starting from the unpressurized geometry. It has been observed that although similar stress-strain patterns generated on Aortic Valve for both material properties, the hyperelastic nature of valve tissue can distribute stress smoothly and lower strain during the cardiac cycle. The deformation of the aortic root can play a prominent role as its compliance extremely changed throughout cardiac cycle. Furthermore, dynamics of the leaflets can reduce stresses by affecting geometries. The highest values of stress occurred along the leaflet attachment line and near the commissure during diastole. The effects of high +G acceleration on the performance of valve, valve opening and closing characteristics, and equivalent Von Mises stress and strain distribution are also investigated.

کلیدواژه‌ها English

Aortic Valve
finite element method
Unpressurized Model
Cardiovascular Biomechanics
Hyperelastic Constitutive Modeling