بررسي بازسازي ديواره شريان الاستيك تحت تاثير بارهاي استاتيكي و ديناميكي

Investigation elastic artery remodeling under dynamic and static loads

تنشهاي ديواره شريان يكي از عوامل اصلي ايجاد تغيير در سيستم شرياني هم در دوران رشد طبيعي و هم در زمان پيشرفت بيماري هاي شرياني محسوب مي شود. بنابراين تعيين مقدار تنشهاي ديواره در مراحل بيولوژيكي و پاتالوژيكي مهم است. از آنجايي كه هندسه و ساختمان شريان در پاسخ به تغيير بارگذاري تغيير مي كند، به عنوان يك قاعده اصلي مي توان گفت كه ديواره شريان قابليت سازگاري با شرايط خارجي را دارد تا در مقابل افزايش تنش مقاومت كند. نتايج تجربي نشان مي دهند، سخت شدن آيورت با افزايش سن منجر به افزايش دامنه پالس فشاري مي شود. با افزايش فشار خون تنش محيطي ديواره افزايش مي يابد. در حالي كه بيشترين تنش محيطي در داخلي ترين بخش ديواره شريان اتفاق مي افتد و باعث بالا رفتن كرنش محيطي شده كه باعث آسيب سلولهاي اندوتليال مي شود. بنابراين جراحت سلولهاي اندوتليال فاكتور كليدي براي از بين رفتن شريان است. مكانيزم بازسازي منجر به كاهش تنش محيطي ديواره براي حفظ كاركرد شريان و كاهش جراحت سلولهاي اندوتليال مي شود. اين تغييرات منجر به بازسازي آيورت شده كه اين بازسازي به صورت افزايش قطر داخلي و ضخامت گزارش شده است. هدف از اين تحقيق تحليل تغيير تنشهاي محيطي در طي اين فرايند است. با به كارگيري روش المان محدود در ساختار ديواره شريان، فرايند بازسازي مورد بررسي قرار گرفته است. در مدل عددي، فشار نوساني به عنوان بار ديناميكي و كشش طولي و زاويه باز به عنوان بار استاتيكي به مدل اعمال شده است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش زاويه باز در پيري باعث افزايش تنش مانده محيطي مي شود. اين عامل باعث كاهش تنشهاي محيطي در بازسازي ديناميكي شده است. همچنين وجود تنش مانده محيطي در افزايش سن باعث افزايش مقدار تنش ديواره خارجي نسبت به داخلي در توزيع تنش محيطي در راستاي ضخامت شده است.

Prediction of the relationship between different types of mechanical loading and the failure of the intervertebral disc is so important to identify the risk factors which are difficult to study in vivo and in vitro. On the basis of finite element methods some of these issues may be overcome enabling more detailed assessment of the biomechanical behavior of the intervertebral disc. The objective of this paper is to develop a nonlinear axisymmetric poroelastic finite element model of lumbar motion segment and show its capability for studying the time-dependent response of disc. After comparison of the response of different models in quasi-static analysis, the poroelastic model of intervertebral disc is presented and the results of short-term, long-term creep tests and cyclic loading were investigated. The results of the poroelastic model are in agreement with experimental ones reported in the literature. Hence, this model can be used to study how different dynamic loading regimes are important as risk factors for initiation of intervertebral disc degeneration.