هلیز راست b) بطن و دهلیز چپ[10] و [11] 30
شکل ‏2-3 -یک مقایسه بین شبیه سازی CFD و MR velocity Imaging [19] 31
شکل ‏2-4 -اریفیس های استفاده شده جهت ارائه دریچه های میترال و آئورت[21] 32
شکل ‏2-5- مدل ساخته شده توسط صابر و همکارانش[38] 34
شکل ‏2-6-مقایسه کیفیت جریان در مدل محاسباتی و عکسبرداری CMR،[38] 35
شکل ‏2-7-مشخصات قلب داوطلبان سالم[20] 37
شکل ‏2-8- مقادیر ثبت شده متناسب با سن و جنسیت[20] 37
شکل ‏2-9-مقادیر اندازهگیری شده برای بطن راست و چپ یک انسان سالم[20] 38
شکل ‏2-10- (a)ساختار سهبعدی بطن چپ (b) نمای پسین-پیشین در انتهای دیاستول (c) نمای پسین-پیشین در انتهای سیستول[19] 38
شکل ‏2-11- تغییرات حجم بطن چپ نسبت به زمان- زمان از ابتدای سیستول. [19] 39
شکل ‏2-12- نماهای خط جریان در فازهای متفاوت[22] 40
شکل ‏2-13- شمای از تغییرات تنش بر روی صفحه z=0، ]37[ 41
شکل ‏2-14-شمای از میدان جریان در صفحه تقارن z=0، ]37[ 42
شکل ‏2-15- تغییرات فشار-حجم در طول سیکل قلبی]37[ 42
شکل ‏2-16- نمودار تغییرات سرعت در دریچه میترال و تغییرات فشار در بطن]37[ 43
شکل ‏2-17- شمای از ساختن مدل بطن راست[33] 44
شکل ‏2-18-تغییرات فشار در بطن راست و زمانبندی باز و بسته شده دریچهها[33] 48
شکل ‏2-19تغییرات تنش و کرنش برای مدل فعال غیرایزوتروپیک 48
شکل ‏3-1- نمایش مدلهای انجام آزمایش]34[ 73
شکل ‏3-2- نمایش از جهت گیری فیبر در بافت نرم قلب]35[ 76
شکل ‏3-3- شبیه سازی اویلری پر شدن ماده درون قالب ]37[ 77
شکل ‏3-4-الگوریتم روش حل صریح 86
شکل ‏3-5-الگوریتم روش حل ضمنی 86
شکل ‏3-6- شیوه کوپله کردن One-Way 87
شکل ‏3-7-شیوه کوپله کردن Two-Way 88
شکل ‏3-8- الگوریتم روش همزمان(مستقیم) 89
شکل ‏4-1-تصویر محدوده زمانی مربوط به 21 فاز بازسازی شده در دیاگرام ECG ،]9[ 93
شکل ‏4-2- تصاویری از a) عکس های سی تی آنژیوگرافی و b)کانتورهای مرزی بطن راست و چپ در انتهای سیستول]35[ 96
شکل ‏4-3-تصویری از حجم خون در قلب انسان و شکل سه بعدی آن در نرم افزار میمکس 97
شکل ‏4-4-نمای محوری از برش قلب از اپکس تا بالاترین سطح قلب 97
شکل ‏4-5-حجم خون سمت چپ قلب 98
شکل ‏4-6-حجم هموارشده ماهیچه سمت چپ قلب 98
شکل ‏4-7-حجم خون بطن چپ به همراه صفحه دربرگیرنده مقطع 99
شکل ‏4-8-حجم هموار شده جداره بطن چپ قلب 100
شکل ‏4-9-نمودار تغییرات فشار در بطن، دهلیز و آئورت و زمانبندی سیستول و دیاستول[15] 101
شکل ‏4-10-تغییرات سرعت ورودی جریان خون و تغییرات فشار بطن چپ]39[ 102
شکل ‏4-11-تغییرات فشار بطن و آئورت در طول زمان یک سیکل کامل 103
شکل ‏4-12-تغییرات سرعت در ورودی]39[ 104
شکل ‏4-13-تابع درجه 9(نتایج تجربی از مرجع 39) 105
شکل ‏4-14-تغییرات فشار بطن در طی یک سیکل 106
شکل ‏4-15-تغییرات فشار بطن در طی دیاستول 107
شکل ‏4-16- تغییرات دبی حجمی در خروجی آئورت به ازای زمان(ثانیه) 108
شکل ‏4-17-تغییرات فشار آئورت همراه با منحنی معادله 109
شکل ‏4-18-عدم انطباق مرز جامد و سیال و نمایش آن در نرم افزار میمیکس 110
شکل ‏4-19-عدم انطباق مرز جامد و سیال و نمایش آن در نرم افزار میمیکس 111
شکل ‏4-20-دیوارهای داخلی و خارجی بافت ماهیچه قلب 112
شکل ‏4-21-حجم خون در بطن چپ همراه با خروجی و ورودی 112
شکل ‏4-22-نتایج آزمایش تجربی و انطباق مدل مونی-ریولین با آن]35[ 114
شکل ‏4-23- انطباق داده های تجربی و مدل نئو-هوکین 114
شکل ‏4-24- انطباق نتایج آزمایش تجربی با مدل مونی-ریولین با دو متغیر 115
شکل ‏4-25- انطباق نتایج آزمایش تجربی با مدل مونی-ریولین با پنج متغیر 116
شکل ‏4-26-انطباق نتایج آزمایش تجربی با مدل اگدن مرتبه سوم 116
شکل ‏4-27-نمودار تنش و کرنش 117
شکل ‏4-28- المان Solid185 و المانهای کاهش یافته آن 120
شکل ‏4-29-المان Solid285 120
شکل ‏5-1-تغییرات حجم خون قلب در طول زمان یک سیکل کامل 122
شکل ‏5-2-تغییرات حجم خون سمت چپ قلب در طول زمان یک سیکل کامل 123
شکل ‏5-3-تغییرات حجم خون بطن چپ در طول زمان یک سیکل کامل 123
‏5-4- نمایش شبکه a) المانهای شش وجهی و منشوری b) تمام المانها c) المانهای چهاروجهی 126
شکل ‏5-5-تغییرات سرعت در امتداد خط 1 در مدل نیوتنی 128
شکل ‏5-6-تغییرات سرعت در امتداد خط 2 در مدل نیوتنی 128
شکل ‏5-7-تغییرات فشار در امتداد خط 2 در مدل نیوتنی 129
شکل ‏5-8-تغییرات سرعت در امتداد خط 1 در مدل کاریو 130
شکل ‏5-9-تغییرات سرعت در امتداد خط 2 در مدل کاریو 130
شکل ‏5-10-تغییرات فشار در امتداد خط 2 در مدل کاریو 131
شکل ‏5-11-تغییرات سرعت در امتداد خط 1 در مدل توانی 131
شکل ‏5-12-تغییرات سرعت در امتداد خط 2 در مدل توانی 132
شکل ‏5-13-تغییرات فشار در امتداد خط 2 در مدل توانی 132
شکل ‏5-14-تغییرات سرعت در امتداد خط 2 در مدل توانی، کاریو و نیوتنی 133
شکل ‏5-15-تغییرات فشار در امتداد خط 2 در مدل توانی، کاریو و نیوتنی 133
شکل ‏5-16-پروفایل سرعت جریان عبوری از دریچه میترال]39[ 134
شکل ‏5-17-هندسه بطن چپ و مکان قرار گیری صفحه 1 و 2 135
شکل ‏5-18تغییرات فشار در صفحه 1 136
شکل ‏5-19-تغییرات فشار در صفحه 2 137
شکل ‏5-20-اختلاف فشار بین صفحه یک و دو 137
شکل ‏5-21-تغییرات سرعت ورودی در طی فاز پنجاه درصد 138
شکل ‏5-22-تغییرات دبی جرمی با زمان در فاز پنجاه درصد 138
شکل ‏5-23-تغییرات فشار با زمان در فاز پنجاه درصد 139
شکل ‏5-24-اختلاف فشار بین صفحه یک و دو در فاز پنجاه درصد 139
شکل ‏5-25-خطوط جریان سه بعدی 140
شکل ‏5-26-موقعیت صفحه و خطوط جریان سه بعدی و تصویر شده خطوط جریان روی صفحه در زمان 40/0 ثانیه 140
شکل ‏5-27-
موقعیت صفحه و تصویر شده خطوط جریان روی صفحه و کانتور فشار روی آن در زمان 40/0 ثانیه 141
شکل ‏5-28-موقعیت صفحه- کانتور فشار و بردارهای سرعت در زمان 40/0 ثانیه 141
شکل ‏5-29-بررسی استقلال از شبکه نتایج به ازای تعداد المانهای متفاوت و المان Solid185 144
شکل ‏5-30بررسی استقلال از شبکه نتایج به ازای تعداد المانهای متفاوت و المان Solid285 144
شکل ‏5-31-تغییر شکل اپکس به ازای دو نوع المان متفاوت 145
شکل ‏5-32-برشی از بطن چپ و نمایش وارد نمودن فشار از حل CFD 146
شکل ‏5-33-نمایش صفحه بین دیواره داخلی و خارجی و حلقه در بر گیرنده دریچه میترال 146
شکل ‏5-34-مقایسه میزان تغییر شکل به ازای دو حالت مختلف در حل یک طرفه 148
شکل ‏5-35- مقایسه میزان تغییرات کرنش به ازای دو حالت مختلف در حل یک طرفه 148
شکل ‏5-36-مقایسه میزان تغییرات تنش به ازای دو حالت مختلف در حل یک طرفه 149
شکل ‏5-37-(a نمایش بردارهای جابجایی مش (b نمایش تصویر شده خطوط جریان روی دیواره در حل یکطرفه 149
شکل ‏5-38-نمایش تغییرات تنش در بافت جداره به ازای ماده هایپرفیت در حل یکطرفه 150
شکل ‏5-39-نمایش تغییرات کرنش در بافت جداره به ازای ماده هایپرفیت در حل یکطرفه 150
شکل ‏5-40-تغییرات فشار بطن چپ]39[ 152
شکل ‏5-41-تغییرات حجم خون با زمان 155
شکل ‏5-42-نمودار تغییرات فشار بر اساس حجم 157
شکل ‏5-43-نمودار تغییرات حجم با تغییر فشار 158
شکل ‏5-44- تغییرات فشار معادل بر حسب زمان در طی دیاستول 159
شکل ‏5-45-مقایسه حجم حاصل تحلیل دوطرفه و حجم حاصل از رابطه(5-3) 160
شکل ‏5-46-توزیع تغییرات تغییرشکل در بافت جداره در حل دوطرفه 160
شکل ‏5-47-توزیع تغییرات کرنش در بافت جداره در حل دوطرفه 161
شکل ‏5-48-توزیع تغییرات تنش در بافت جداره در حل دوطرفه 161
شکل ‏5-49-(a توزیع تغییرشکل در بافت جداره در حل دوطرفه (bتوزیع تغییرشکل در بافت جداره در حل یکطرفه 162
شکل ‏5-50- مقایسه تغییر شکل بطن در حل یکطرفه و دو طرفه 163
شکل ‏5-51- تغییرات فشار فیزیولوژی خون قابل استفاده در حل 164
شکل ‏5-52- تغییرات فشار معادل عضلات 164
شکل ‏5-53- فشار خون، فشار معادل اثر عضلات و فشار معادل کل 165
شکل ‏5-55- بیشینه مقدار تنش در حل دوطرفه و حل جامد 167
شکل ‏5-55- بیشینه مقدار کرنش در حل دوطرفه و حل جامد 167
شکل ‏5-56- بیشینه مقدار تغییرشکل در حل دوطرفه و حل جامد 168

مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه ارشد درموردant(4')-Ia، aph(3')-IIIa، ‏0-17:، نتایج

فهرست جدولها

عنوان
صفحه
جدول ‏3-1 – معرفی متغیرهای موجود در معادله(‏3-60) 78
جدول ‏4-1- ضرائب ثابت معادله خطی برای شرط مرزی ورودی 105
جدول ‏4-2-ضرائب ثابت معادله خطی فشاربطن 107
جدول ‏4-3-ضرائب ثابت معادله خطی فشار آئورت(شرط مرزی خروجی) 109
جدول ‏4-4-ضرائب مدل نئو هوکین 115
جدول ‏4-5-ضرائب مدل مونی-ریولین با دو متغیر 115
جدول ‏4-6-ضرائب مونی-ریولین پنج متغیره 117
جدول ‏4-7-ضرائب تولید شده برای اگدن مرتبه سوم در نرمافزار انسیس 117
جدول ‏4-8-ضرائب تولید شده برای اگدن مرتبه سوم در نرمافزار هایپرفیت 118
جدول ‏5-1- تعداد المانهای شبکه به ازای اندازه های متفاوت 127
جدول ‏5-2-شرایط مرزی در نرم افزار فلوئنت 136
جدول ‏5-3-شرایط مرزی در نرم افزار فلوئنت 138
جدول ‏5-4-شرایط مرزی در حل یک طرفه 147
جدول ‏5-5-شرایط مرزی در تحلیل 156
جدول ‏5-6-شرایط مرزی در حل دوطرفه 159
جدول ‏5-7-شرایط مرزی در حل دوطرفه 166
جدول ‏5-8-شرایط مرزی در حل جامد 166

فصل اول

مقدمه
همه انسان‌ها می‌دانند که قلب یک عضو حیاتی در بدن انسان است، بهطوریکه بدون داشتن آن نمی‌توانیم زندگی کنیم. اما با یک نگرش صرفاً مکانیکی قلب تنها یک پمپ است؛ یک پمپ بسیار پیچیده و مهم؛ و به لحاظ پمپ بودن همانند تمام پمپ‌ها امکان گرفتگی، خرابی و یا نیاز به تعمیر شدن دارد. این حساسیت قلب به عنوان یک عضو حیاتی در بدن قسمتی از همان چرایی است که ما باید بدانیم که قلب چگونه کار می‌کند.
در سال 2004، بیماری‌های قلبی عامل 36% مرگ و میر در جهان بوده است و همچنین مهم‌ترین عامل مرگ در آمریکا معرفی شده است. تقریباً 2000 نفر در آمریکا به علت داشتن بیماری‌های قلبی در هر روز جان می‌سپارند و این یعنی در هر 44 ثانیه، یک مرگ. در ایران هم بنا به گفته وزیر بهداشت روزانه 300 بیمار قلبی جان خود را از دست می‌دهند، این بدین معنا است که بیماری‌های قلبی عروقی باعث از دست رفتن 4/23 درصد عمر مردم کشور می‌شود. خبر خوشحال کننده این است که، نرخ مرگ ناشی از بیماری‌های قلبی رو به کاهش است. متاسفانه بیماری‌های قلبی بطور ناگهانی باعث مرگ افراد می‌شوند و بسیاری از بیماران پیش از رسیدن به بیمارستان تسلیم مرگ می‌شوند.
به منظور کمک به جلوگیری و درمان بیماری‌های قلبی، مدل کردن ریاضی قلب تبدیل به موضوعی مهم و قابل توجه برای محققین شده است. یک مدل مجازی که بتوان از آن دستیاری هوشمند برای پزشکان ساخت. استفاده از شبیهسازی نرمافزاری و روشهای محاسباتی از قبیل تحلیل المان محدود، برای بررسی اندرکنش سازه-سیال قلب انسان مفید خواهد بود. ایجاد یک مدل محاسباتی مناسب منطبق بر هندسه و آناتومی قلب، مدلسازی خواص مکانیکی بافت قلب و تحلیل اندرکنش سازه-سیال با استفاده از مدل ساختهشده میتواند بهعنوان ابزاری مفید در کاربردهای پزشکی بهکار آید. چرا که انجام این تحلیل بر روی مدل محاسباتی، همانند آن است که یک عمل جراحی واقعی انجام شده است. این کاربرد؛ جراحی مجازی5؛ ابزار توانمن
دی در کاربردهای پزشکی خواهد بود، بهطوریکه پزشک میتواند پیش از عمل جراحی از نتایج کار خود آگاه شود. بهطور مثال در عمل جراحی و جایگزینی دریچه ریوی6؛ با دانستن این نکته که، محلی از دیواره بطن راست که دارای حداقل تنش-کرنش باشد محل مناسبی برای برش است؛ پزشک با آگاه بودن از نتایج این تحلیل و دانستن مقادیر حداکثر-حداقل تنش-کرنش توانا به تشخیص صحیح محل برش خواهد بود.
عملکرد و شبیه سازی رفتار قلب به عنوان مهم‌ترین و اصلی‌ترین عضو بدن انسان، یک فرایند بسیار پیچیده است. دیواره‌های ارتجاعی، حرکت تپشی جریان خون، حفره‌های مجزا از یکدیگر، جریان الکتریکی، اثر متقابل سیال و جامد و همچنین فرایندهای زیستی قلب دلایلی بر پیچیدگی و دشواری مسیر مدل‌سازی است.

مطلب مشابه :  منابع تحقیق دربارهمقدار خطا

آناتومی قلب7

قلب یا دل یک اندام ماهیچه‌ای است که مسئول تلمبه کردن خون به شریان‌ها بوسیله حرکات ضربان‌دار است. این عضو مخروطی شکل بصورت کیسه‌ای عضلانی شکل تقریباً در وسط فضای سینه، ابتدا در دل اسفنج متراکم و وسیعی مملو از هوا(ریه‌ها ) پنهان شده است و سپس توسط یک قفسه استخوانی بسیار سخت( اما قابل انعطاف ) مورد محافظت قرار می‌گیرد. تقریباً هفتاد و پنج درصد از تمامی قلب‌ها در سمت چپ بدن انسان و بیست و پنج درصد آن در سمت راست بدن انسان واقع شده است. ابعاد قلب در یک فرد بزرگسال 6×9×12 سانتیمتر و وزن 300 گرم در آقایان و 250 گرم در خانم‌ها است.
قلب دارای چهار حفره است. دهلیز8 راست، بطن9 راست، دهلیز چپ، بطن چپ. (همواره منظور از چپ و راست، نسبت به خود فرد است). قلب توسط یک دیواره عضلانی عمودی به دو نیمه راست و چپ تقسیم می‌شود. نیمه راست مربوط به خون سیاهرگی و نیمه چپ مربوط به خون سرخرگی است. هر یک از دو نیمه راست و چپ نیز مجدداً بوسیله یک تیغه عضلانی افقی نازکتر به دو حفره فرعی مجزا تقسیم می‌شوند.

شکل ‏1-1- نمای بسیار ساده از قلب-[12]
شکل ‏1-2-شمای دیگر از قلب-[12]

شکل ‏1-3- شمای دیگری از قلب -[12]
حفره‌های بالایی که کوچک‌تر و نازکتر هستند بنام دهلیز موسوم بوده و دریافت کننده خون می‌باشند. حفره‌های پایینی که بزرگ‌تر و ضخیم‌ترند بطن‌های قلبی هستند و خون دریافتی را به سایر اعضاء بدن پمپ می‌کنند. پس قلب متشکل از چهار حفره ‌است: دو حفره کوچک در بالا (دهلیزهای راست و چپ) و دو حفره بزرگ در پایین (بطنهای راست و چپ).
رگ‌‌های تاجی یا همان رگ‌های کرونری، رگ‌های تغذیه کنند? ماهیچ? قلب هستند که سراسر و دور تا دور ماهیچه را در بر می‌گیرند و از جمل? رگ‌های بسیار مهم و حیاتی بدن انسان هستند زیرا در صورت گرفتگی این رگ‌‌ها بلافاصله سکته قلبی رخ داده که می‌تواند باعث مرگ یا عوارض زیادی بشود. ] گایتون10- 1998 [. [15]
قلب دارای یک قاعده( سطحی خلفی )، یک راس11، سه سطح و چهار کنار می‌باشد. قاعده قلب، همان سطح خلفی قلب بوده که در حالت درازکش در حد مهرهایT5-T9 قرار دارد. این سطح در طرف راست و کمی متمایل به عقب قرار داشته و عمدتاً از سطح خلفی دهلیز چپ و نیز بخش کوچکی از سطح خلفی دهلیز راست شکل می‌گیرد.راس قلب توسط بطن چپ شکل می‌گیرد. [16]
قلب


دیدگاهتان را بنویسید