شبيه‌سازي عددي شريان كرونر مبتلا به پلاك و بررسي تاثير كلسيفه شدن پلاك و ضخامت پوشش فيبري بر الگوهاي تنش اطراف آن

آترواسكلروز يكي از بيماري‌هاي شايع در سيستم قلب و عروق و از عوامل اصلي مرگ و مير است. هم‌چنين اكثر سكته‌هاي قلبي به دليل پارگي پلاك آترواسكلروز و تشكيل آمبولي رخ مي‌دهند. بر اين اساس تشخيص ميزان آسيب‌پذيري پلاك، فاكتور كليدي در پيش‌گيري از پيامد‌هاي حاد ناشي از پارگي پلاك است. با وجود اين كه مكانيسم‌هاي درگير در پارگي پلاك به طور كامل درك نشده است، اما روي نقش مهم فاكتورهاي بيومكانيكي از قبيل بارهاي مكانيكي در تشكيل، پيش‌رفت و پارگي پلاك اتفاق نظر وجود دارد. از اين رو در اين مطالعه اثرات بيومكانيكي تغيير در ماهيت پلاك از ليپيدي به كلسيفه و نيز تغييرات ضخامت پوشش فيبري پلاك مورد بررسي قرار گرفته است. هندسه‌ي مقطع يك شريان كرونر مبتلا به آترواسكلروز از تصاوير هيستولوژي استخراج شده و در راستاي محور شريان به صورت سه‌بعدي شبيه‌سازي شده است. در اين شبيه‌سازي‌ها از تابع انرژي كرنشي هولزاپفل به عنوان يك مدل ريزساختاري كارامد براي توصيف رفتار مكانيكي رگ و پوشش فيبري پلاك بهره گرفته شده است تا جهت‌گيري فيبرهاي كلاژن نيز در رفتار مكانيكي قابل مشاهده باشد. با توجه به نامتقارن بودن مقطع عروق مبتلا به آترواسكلروز، براي اعمال دقيق جهت‌گيري فيبرهاي كلاژن از در نظر گرفتن رگ به صورت استوانه اجتناب شده و به كمك سيستم مختصات گسسته راستاهاي محيطي، محوري و شعاعي براي هر المان به صورت جداگانه ايجاد گرديده است. با كلسيفه شدن و نزديك شدن خواص مكانيكي پلاك به ديواره‌ي سالم، به نظر مي‌رسد كه پلاك‌ به پايداري بيش‌تري رسيده و توزيع تنش يك‌نواخت‌تري را در مجاورت خود ايجاد مي‌كند. از طرف ديگر ضخامت پوشش فيبري پلاك براي مهار تمركز تنش در اطراف هسته‌ي نرم پلاك نقش بسيار مهمي داشته و بيشينه‌ي تنش‌ها را به ساير نواحي مقطع رگ منتقل مي‌كند. دو پارامتر مورد بررسي، اطلاعات مفيدي از توزيع بارهاي مكانيكي در اطراف ضايعه‌ي آترواسكلروز و نواحي خطر ارائه مي‌دهند. به كمك اين شبيه‌سازي‌هاي ريزساختاري مي‌توان پاسخ‌هاي بافت زنده از قبيل تقويت و تضعيف ساختار فيبري ماتريس خارج سلولي و روند ايجاد يك هموستاز جديد را از نظر بيومكانيكي ارزيابي نمود.